Northvolt

Den svenske monsterfabrikken skal produsere verdens grønneste batterier

Svensk energimiks, bedre gruveforhold og en nordisk verdikjede er blant faktorene som skal gjøre Northvolt-batteriene grønnere enn konkurrentenes.

Sterilt miljø: En ingeniør jobber i elektrodeproduksjonen på laboratoriet i Västerås. (Foto: Northvolt)
Laboratorium:Dette rommet er en miniatyr av Northvolt Labs, hvor ingeniørene utvikler bat-teriene som så testproduseres i større skala i resten av fabrikken. (Foto: Northvolt)
Northvolt Ett:Selskapets første gigafabrikk skal begynne batteriproduksjonen neste år. Første byggetrinn gir en årsproduksjon på 16 GWh, som skal økes til 32 GWh i 2024. I de høyeste byggene bakerst i bildet produseres det aktive materialet, mens man i de lavere byggene produserer cellene. (Foto: Mathias Klingenberg)
Northvolt-celler.
To teknologier:Northvolt utvikler både prismatiske (til venstre) og sylindriske (til høyre) celler. Prismatiske celler selges hovedsakelig til bilindustrien, mens sylindriske celler for eksempel går til portable produkter og større industrielle formål. (Foto: Northvolt)
Miljøansvar:Emma Nehrenheim er miljødirektør i Northvolt. Her står hun i selskapets åpne kontorlandskap i Västerås. (Foto: Mathias Klingenberg)
0320TEKNISK UKEBLAD 44ELEKTRISK TRANSPORTUnder bygging: Siden oktober i fjor har Northvolt bygget gigafabrikken i Skellefteå. I skrivende stund står byggeskallet hvor de skal produsere det aktive materialet ferdig. (Foto: Northvolt)
Batterilaben i Sverige.
Stor lab: Rundt 250 mennesker jobber ved Northvolt Labs i Västerås. Selskapet kjøper de elementære materialene direkte fra gruvene, blander metallsalter og lager sitt eget aktive katodemateriale, som de igjen setter sammen til battericeller. (Foto: Northvolt)
Gründer:Peter Carlsson er toppsjef og gründer i Northvolt. Han har hatt ledende stillinger i blant annet Tesla, Sony og Ericsson.
Gründer:Paolo Cerruti er gründer og driftsleder i Northvolt. Tidligere har han jobbet i Tesla, Renault og Nissan.

Svensk energimiks, bedre gruveforhold og en nordisk verdikjede er blant faktorene som skal gjøre Northvolt-batteriene grønnere enn konkurrentenes.

Lugna gatan 4, Västerås, Sverige: Gatenavnet lyver. Det var kanskje rolig her før, men nå er de høye furutrærne jevnet med jorden til fordel for et viltvoksende svensk oppstartsselskap ledet av to tidligere Tesla-topper. Diesel-, bensin- og noen få elbiler står som strødd på det frodige tunet utenfor. Northvolt har ikke rukket å lage parkeringsområde eller hovedinngang, men innenfor dørene er flere hundre ansatte travelt opptatt med selskapets misjon: Å utvikle verdens grønneste elbilbatterier.

Teknisk Ukeblad besøker Northvolt Labs. Batterilaboratoriet er første steg i selskapets ambisiøse 40-milliarder kroners plan for å bygge Europas svar på de gigantiske asiatiske og amerikanske batterifabrikkene. Med nordisk energimiks og miljøstandard skal bilparken elektrifiseres mest mulig skånsomt.

Det 19 mål store laboratoriet er stort i norsk skala, men i realiteten er det bare en miniatyr av hva selskapet bygger i Skellefteå, nord i Sverige: I 2021 starter produksjonen ved 500 mål store Northvolt Ett, selskapets første gigafabrikk. Fabrikken skal ha kapasitet til å produsere 32 gigawattimer (GWh) med batterier årlig i 2024, med mulighet for å utvide til 40 GWh.

Hvis vi regner at elbilene har en gjennomsnittlig batteristørrelse på 64 kWh, skal Northvolt Ett kunne forsyne 500.000 elbiler med batterier årlig i 2024. Til sammenligning leverte Tesla totalt 367.500 biler i fjor.

Innen 2030 håper de å produsere 150 GWh årlig, og ta en markedsandel i Europa på 25 prosent.

Les også

Klinisk laboratorium

Om området utenfor Northvolt Labs fremstår noe kaotisk og uferdig, med åpne kabelføringer og provisoriske sperringer, er innsiden av laboratoriet den rake motsetningen: Alt er hvitt, tørt, systematisk og nærmest helt støvfritt. Store, åpne flater avbrytes av mindre, adskilte rom. Gjennom vinduene inn til rommene ser vi robotarmer og produksjonsbånd med katode- og anodematerialer.

En mann i heldekkende, hvit kjeledress og hansker legger en oransje, sammenkrøllet gjenstand oppi en stor, hvit plastdunk. Dunken, som er full av identiske gjenstander, er merket «Copper waste». Mannen snur seg mot oss og registrerer at vi observerer ham gjennom vinduet. Uten å fordra en mine rusler han bort til et samlebånd og gjenopptar arbeidet med å foliere anoden og katoden i kobber.

– Ingeniørene som jobber her ønsker nok helst å jobbe i fred, men interessen er så stor at vi må tillate noen besøk, sier Jesper Wigardt, kommunikasjonssjef i Northvolt og vår guide for dagen.

Vi får dessverre ikke lov til å ta bilder, så vi må nøye oss med å beskrive den lange linjen av ovner som baker beskyttelsescoatingen på kobberfolien. Vi må besinne oss for å ikke trykke på kameraets utløserknapp ved synet av nyfødte, lyseblå, små sylinderformede battericeller omhyggelig oppstilt på rad og rekke.

Dette er noen av de første batteriene Northvolt produserer. Oppstartsselskapet flyttet inn i Västerås-lokalene for bare få uker siden, etter å ha vokst kraftig på kort tid. Da Wigardt begynte i Northvolt for tre år siden, talte selskapet 12 ansatte. Nå er de 670 ansatte fra 57 nasjoner.

Gigavisjon

Det begynte med en visjon fra Peter Carlsson og Paolo Cerruti høsten 2016. Carlsson hadde da sluttet som innkjøps- og logistikksjef i Tesla, mens Cerruti hadde sagt opp jobben sin som direktør for den globale forsyningskjeden i samme selskap. De mente det var på høy tid med en stor, nordisk batterifabrikk.

– I Europa skjer det i prinsippet ingenting. Nesten alle satsinger på batteriproduksjon skjer i Asia, fortalte Carlsson til svenske NyTeknik da.

Gründer:Peter Carlsson er toppsjef og gründer i Northvolt. Han har hatt ledende stillinger i blant annet Tesla, Sony og Ericsson.

Ikke alle var overbevist om prosjektet som hadde en anslått prislapp på rundt 40 milliarder kroner.

– Jeg var pessimistisk til selskapet, spesielt med tanke på at de høye svenske lønningene, forteller Shmuel De-Leon, batterikonsulent og konferansearrangør med flere av de største batteri- og bilprodusentene på kundelista.

Så begynte bilprodusentene å lette på sløret på til dels ambisiøse elektrifiseringsplaner. Samtidig planla flere land restriksjoner og forbud mot diesel- og bensinbiler.

– Det var perfekt timing for oss, for oppmerksomheten rundt elektrifisering økte kraftig, forteller Wigardt.

Gründer:Paolo Cerruti er gründer og driftsleder i Northvolt. Tidligere har han jobbet i Tesla, Renault og Nissan.

Via lån fra blant andre den europeiske investeringsbanken og investeringer fra selskaper som Vattenfall, Scania, ABB, Volkswagen og BMW, hentet selskapet inn pengene de trengte til Northvolt Ett. I 2019 utvidet de også planene: Northvolt Zwei skal bygges i Salzgitter i Tyskland sammen med Volkswagen.

– Historien viste at jeg tok feil. Nå er jeg veldig positiv til selskapet, sier De-Leon.

Han trekker frem flere grunner til at han tror Northvolt vil lykkes: Selskapet har trukket til seg batterieksperter langt utenfor Sveriges grenser, og har en fleksibel tilnærming til hva slags celler de lager. I tillegg har makroøkonomien endret seg: Europeiske politikere fremmer nå elektrifisering, og bilprodusentene er villige til å betale mer for lokal tilførsel av batterier. Han nevner korona-viruset som et ferskt eksempel på hvor viktig det er med lokal produksjon.

– Over halvparten av alle litium-ion-celler kommer fra Kina. Transportkostnadene er høye, men de har skutt i været i forbindelse med korona-utbruddet.

Les også

Satser på NMC811

En mann med hjelm og refleksvest plotter noe inn på en datamaskin. Han sitter rett foran en høy, hvit metallvegg bygget opp av mange mindre kvadrater. Bak hvert kvadrat skjuler det seg et batteri. Mannen tester batteriene med ladninger.

Det finnes mange typer litium-baserte batterier. Northvolt utvikler sin batteriteknologi i samarbeid med kundene, men satser først og fremst på NMC811. Bokstavene står for grunnstoffene som inngår i batteriets katode: nikkel, mangan og kobolt. Tallene angir mengdeforholdet mellom stoffene.

NMC-batterier har eksistert i mange år. Tidligere hadde man mer mangan og kobolt i batteriene (for eksempel NMC111), mens man nå utvikler katoder med 80 prosent nikkel.

Hele produksjonen fra den første delen av Northvolt Ett er utsolgt. Det finnes ingen risiko for å ikke få solgt produktet vårt.

Emma Nehrenheim, MIljødirektør, Northvolt

Ann Mari Svensson, professor på Institutt for materialteknologi ved NTNU, forteller at utviklingen er drevet av et ønske om høyere energitetthet og lavere kostnader.

– Jo mer nikkel man bruker, jo høyere kapasitet får du. I tillegg er kobolt svært dyrt, sier Svensson.

Utfordringen har vært å få batterier med mindre mangan og kobolt stabile, slik at de leverer samme kapasitet over mange sykluser. Både mangan og kobolt virker stabiliserende, forteller Svensson.

– NMC811 er antakeligvis den beste katoden som finnes i dag, sier hun.

Det jobbes hele tiden med forbedringer på både katoden, anoden og elektrolytten som skiller dem. Svensson sier det er størst forbedringspotensial på katoden, ettersom det også er her de største begrensningene i dag ligger. Svensson forventer at batteriene gradvis blir bedre, og forteller at NTNU også forsker på ulike typer katodematerialer.

De-Leon ser ikke for seg noen teknologisk batterirevolusjon med det første. Han tror derfor det er smart av Northvolt å satse på NMC811.

«Verdens grønneste»

Wigardt leder TU gjennom batterilaboratoriet, opp til et åpent kontorlandskap med arbeidspulter på lange linjer. Her jobber avdelingen for forretningsutvikling rett ved prosessingeniørene, som igjen sitter ved siden av dem som organiserer prosjektene. Den sammensveisede arbeidsformen er litt av nøkkelen for å lykkes med et så komplekst prosjekt som det Northvolt jobber med, mener Emma Nehrenheim, som akkurat har kommet inn i rommet.

– Vi aksepterer at veldig mye må skje samtidig, og jobber som om alle skal lykkes. Det har vi også gjort, sier hun.

Nehrenheim er miljødirektør i Northvolt – en svært sentral rolle i en bedrift som vil lage verdens grønneste batterier.

Hva innebærer det å produsere «verdens grønneste batterier»?

Flere ting, ifølge Nehrenheim:

  • Svensk energimiks: Både material- og batteriproduksjon skal skje i Skellefteå i Sverige. Selskapet kjøper de elementære materialene direkte fra gruvene, blander metallsalter og lager sitt eget aktive katode- og anodemateriale, som de igjen setter sammen til battericeller. Dermed utnytter de den svenske energiproduksjonen, som ifølge det Europeiske miljøbyrået slipper ut 20 ganger mindre karbondioksid enn snittet i EU (2016-tall). Sverige har i likhet med Norge en stor vannkraftproduksjon, men har i tillegg mange kjerne- og vindkraftverk. Særlig er materialproduksjonen energikrevende, og Nehrenheim sier at all produksjon skjer med fornybare energikilder.

– Northvolt Ett bygges i Skellefteå fordi det er overskudd av fornybar energi der. Denne energien kan ikke overføres til andre deler av landet slik strømnettet er utformet i dag, så vi stjeler heller ingen andres energi, sier Nehrenheim.

  • Bedre gruveforhold: Ettersom Northvolt lager både det aktive materialet og selve battericellene selv, forkorter de den tradisjonelt lange og komplekse verdikjeden innen batteriproduksjon. Dermed kan selskapet inngå langsiktige kontrakter direkte med gruvene, noe som også gir dem mulighet til å samarbeide med gruvene om miljøforbedringer og ha direkte kontroll med gruvene, forteller Nehrenheim. Selskapet ønsker ikke å si hvilke gruver de har avtaler med, men Wigardt sier at det per i dag også er gruver utenfor Europa. De har så langt unngått Kongo, ut ifra bekymringer rundt barnearbeid i koboltutvinningen.
  • Nordisk verdikjede: På sikt ønsker Northvolt å kjøpe materialene fra nordiske leverandører. Wigardt nevner Norge, Sverige og spesielt Finland som land med forekomster av materialene de trenger. Dette vil redusere transportutslipp, men også gi de beste mulighetene for miljøvennlig utvinning, mener Northvolt.

– I dag foregår utvinningen i Norden i mindre skala, men vi ønsker å være en pådriver for å skalere dette opp, sier Wigardt.

  • Resirkulering og gjenbruk: Innen 2030 skal 50 prosent av cellene Northvolt produserer bestå av resirkulert materiale. Selskapet har i to år samarbeidet med Chalmers tekniske høyskole om en metode for å resirkulere litium, nikkel, mangan og kobolt fra batteriene, og setter i år opp en pilot for dette i Västerås. I 2022 skal resirkuleringsanlegget stå klart i Skellefteå. Nehrenheim forteller at de kan resirkulere egne og andres litium-ion-batterier, så lenge de er av typen NMC eller NCA (nikkel, kobolt og aluminium).
Les også

Klimaregnskapet

På TUs spørsmål om Northvolt kan sette opp et tenkt klimaregnskap for batteriene de skal produsere, henviser de til det svenske miljøinstituttet IVLs livssyklusanalyser.

Livssyklusanalyser av batterier har skapt store diskusjoner om batterienes klimapåvirkning, og skal alltid tas med en klype salt. Analysene inneholder en rekke forutsetninger som styrer konklusjonene: Man får for eksempel svært ulikt resultat dersom man forutsetter at energien ved gruvene, raffineriene, produksjonsanleggene og ladestedene kommer fra kullkraft eller vannkraft.

Dermed konkluderte for eksempel en tysk studie fra 2019 med at utslippene forbundet med elbiler er høyere enn dieselbiler, mens flere andre studier har kommet til helt motsatt konklusjon.

IVLs siste analyse fra november 2019 anslår at batteriproduksjonen slipper ut mellom 61 og 106 kilo CO₂-ekvivalenter per kilowattime (kwh) produsert batteri. Dette er lavere enn tilsvarende rapport fra 2017, som kom til at gjennomsnittet var på mellom 150 og 200 kilo CO₂-ekvivalenter per kwh. Det svenske miljøinstituttet skriver at celleproduksjonen må skje med ren elektrisitet dersom man skal komme ned mot 61 kilo CO₂ per kwh. Dersom man skal ytterligere ned fra dette nivået, må man kutte i utslippene ved gruvene, ved tilvirkning av det aktive materialet, samt bruke mer resirkulert materiale.

Utsolgt

Nehrenheim sitter bakoverlent på sofaen i den sosiale sonen hos Northvolt. Miljødirektøren forlot selv en trygg mellomlederstilling i ABB for å begynne i Northvolt 2017, omtrent samtidig som Wigardt. Hun svarer selvsikkert og tillitvekkende på TUs spørsmål. Dette til tross for at Northvolt er midt i en hektisk oppskalering med store utgifter og få inntekter. Noe av årsaken til den overbevisende framtoningen er kanskje etterspørselen selskapet opplever.

– Hele produksjonen fra Northvolt Ett er utsolgt. Det finnes ingen risiko for å ikke få solgt produktet vårt. Det er ganske unikt, forteller Nehrenheim.

Kjøperlista er hemmelig, men BMW, Volkswagen og Scania er blant kundene og investorene.

Northvolt Ett bygges i Skellefteå fordi det er overskudd av fornybar energi der som ikke kan overføres til andre deler av landet slik strømnettet er utformet i dag.

Emma Nehrenheim, MIljødirektør, Northvolt

Northvolt er en del av et initiativ for å øke den europeiske batteriproduksjonen og begrense avhengigheten av asiatiske aktører. Rundt én prosent av verdens elbilbatterier ble produsert av europeiske selskaper i 2018, mens 97 prosent ble laget i Kina, Japan og Sør-Korea, ifølge McKinsey. Det finnes flere anslag på fremtidig salg av litium-ion celler, samtlige anslår en kraftig vekst:

EU-kommisjonens forskningssenter (JRC) anslår en global vekst fra 2018-nivået på 77 GWh til mellom 250 og 1100 GWh i 2028. I 2040 skal nivået ligge på mellom 600 og 4000 GWh, ifølge JRC. McKinsey tror at europeisk elbilproduksjon årlig vil kreve 1200 GWh med batterier i 2040.

– Ett estimat er like godt som et annet. Poenget er at alle regner med stor vekst i markedet for litium-ion-batterier, sier De-Leon.

– Og planene for europeisk batteriproduksjon er ikke stor nok til å møte etterspørselen. Derfor trengs det flere batterifabrikker i Europa, fortsetter han.

Les også

Norsk lillebror

Blant selskapene som håper å profittere på etterspørselen finner vi norske Freyr. De planlegger en batterifabrikk på 32 GWh i Rana til 40 milliarder kroner. Torstein Dale Sjøtveit, arbeidende styreleder og grunnlegger, forteller at selskapet har god fremdrift i arbeidet med med å få inn 250–300 millioner kroner som skal lede dem fram til byggestart i løpet av første halvår 2021. Til forskjell fra Northvolt vil Freyr ikke utvikle egen batteriteknologi, men hente lisens fra Asia. Freyr vil heller ikke produsere de aktive materialene selv, eller tilby hele batterisystemer, slik Northvolt planlegger.

– Jo mer du gjør av verdikjeden selv, jo større blir kompleksiteten. Vi vil heller samarbeide med kompetente selskaper, sier Sjøtveit.

Flere har protestert på selskapets planer, særlig har naturvernere stilt seg kritisk til den planlagte tilhørende vindparken på 600 MW.

– Jeg har aldri sett noen gjennomføre store industriprosjekter uten motstandere, sier Sjøtveit.

Freyr ønsker også å danne en nordisk verdikjede, men Sjøtveit vil ikke kommentere hvorvidt de har vært i samtaler med Northvolt.

– Det er fantastisk at de brøyter vei og viser at dette er mulig. Det gjør det lettere for oss, sier Sjøtveit.

Utslippet fra batteriproduksjonen tilsvarer ett års kjøring med bensinbil

Med basis i 2017-rapporten fra IVL regnet TU.no ut at utslippene fra en e-Golf med 35,8 kwh batteri tilsvarte 2,3 års kjøring (2902 mil) med bensin i en Golf 1.5 TSI. Her tok vi utgangspunkt i SSBs gjennomsnittlige kjørelengde for privatpersoner i 2017 (1248 mil per år) og at utslippene fra batteriproduksjonen var 150 kilo CO₂ per kwh.

Det beregnede CO₂-avtrykket fra bensinbilen omfatter fremstilling av bensinen, i tillegg til kjøringen.

Dersom vi regner med 61 kilo CO₂-utslipp per kwh og for øvrig bruker de samme tallene som ved forrige utregning, får vi følgende beregning:
Utslippene tilknyttet batteriproduksjonen til en e-Golf med 35,8 kwh tilsvarer rett under ett års kjøring (1178 mil) med en Golf 1.5 TSI.

Les også

Kommentarer (38)

Kommentarer (38)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå