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  • Auto elettrica, ecco le batterie del futuro

    Quando si parla di auto elettrica, tutti aspettano il grande salto tecnologico nel campo delle batterie. Non è una novità, sono anni che sentiamo la stessa domanda. Cosa sta arrivando di rivoluzionario?

    La risposta è semplice. Attenzione, perché la rivoluzione c’è già stata.

    Si chiama Litio, ha messo in tasca a tutti noi uno smartphone, sulle nostre scrivanie dei PC portatili e ci ha consegnato l’auto elettrica a batterie. Che negli anni Trenta e Novanta era già nata, è vero. Ma poi era anche morta. All’apparenza definitivamente.

    Le batterie al litio sono all’inizio della loro storia in campo automobilistico. Ma questo non significa che non ne vedremo delle belle.

    A sfidarsi sono ora il miglioramento della tecnologia attuale agli ioni di litio e la nascita di tecnologie alternative.

    Batterie agli ioni di litio

    Cinesi, Giapponesi, Coreani, Americani e ora in Europa soprattutto i Tedeschi stanno investendo per creare capacità produttiva di batterie al litio per utilizzi nel campo della mobilità, delle reti elettriche, dell’elettronica di consumo.

    Mille miliardi di investimento

    Facendo un rapido conto arriviamo rapidamente a mille miliardi di investimento nei prossimi cinque anni nel mondo su questa tecnologia.

    Con decine di miliardi di investimento da parte di ogni singolo attore, dalla Daimler, al gruppo Volkswagen, ai gruppi coreani, giapponesi e americani con in testa la Tesla.

    materiali

    Le batterie Litio-ione possono essere migliorate grazie a nuovi materiali per gli elettrodi, in primo luogo con la sostituzione della grafite. Questo avverrà con l’arrivo del silicio. Ma nei prossimi cinque anni gli accumulatori miglioreranno soprattutto per l’aggiustamento del mix dei materiali già utilizzati soprattutto nel catodo, dal cobalto al nichel, al manganese, allo stesso litio e all’alluminio.

    gestione della carica e del calore

    Inoltre migliorerà la capacità di gestire in modo efficiente e in maniera uniforme il livello di carica nelle diverse celle che compongono ogni accumulatore. E migliorerà ulteriormente la gestione del calore, con sistemi di scambio termico veloci ed efficienti.

    Miglioramenti previsti

    Tutto questo mira ad incrementare la capacità energetica, cioè la possibilità di accumulare energia per unità di massa e di volume, del 30-40% rispetto ad oggi.

    Con un obiettivo di riduzione dei costi del 50%, che porterebbe alla parità di costo con i motori a combustione interna, identificata nei principali studi con la cifra di 100 dollari al chilowattora. Oggi, per l’intero sistema – non per le sole celle – siamo attorno ai 200-250 dollari, quindi almeno il doppio.

    Batterie alternative
    Litio allo Stato solido

    Tra le batterie del futuro alternative alle attuali batterie agli ioni di litio con elettrolita liquido o polimerico, ci sono le batterie al litio allo stato solido. In molti ritengono che saranno il prossimo passo, decisivo dal punto di vista della capacità di accumulo perché promettono prestazioni 8-10 volte superiori.

    E sono dotate di un’estrema stabilità nella ricarica veloce anche ad altissima tensione, e di un minore invecchiamento. Con l’ulteriore dote di possedere una sicurezza finalmente intrinseca, non legata cioè alle modalità di realizzazione, assemblaggio e gestione dell’insieme elettrodi-elettrolita, ma alla costituzione stessa di questo nucleo tecnologico.

    Litio-Aria, Litio-Zolfo, Zinco-Aria, Alluminio-Aria, Ioni Fluoruro

    Ci sono poi le batterie Litio-aria, le litio-zolfo, le zinco-aria e le alluminio-aria. Oltre alle ioni fluoruro, che però al momento lavorano a temperature troppo elevate per i principali utilizzi. Siamo sopra i 150 gradi centigradi.

    flusso di elettrolita

    E poi le batterie a flusso di elettrolita, tra le quali ci sono le zinco-bromo e le Sali di vanadio. In questo caso la batteria non si ricarica attaccandola alla presa elettrica ma facendo il pieno di nuovo elettrolita, al posto di quello che si è scaricato durante l’utilizzo.

    Tutte tecnologie molto promettenti, che a turno conquistano anche dei titoli di giornale, che però dai dati disponibili distano ancora una decina d’anni dall’arrivo sul mercato, oppure sono disponibili in forma dimostrative e soltanto per particolari applicazioni.

    Il futuro 2025-2030

    Il futuro prossimo è delle batterie agli ioni litio. Per i prossimi dieci anni, guardando agli investimenti in corso e agli attori in gioco, saranno loro a dominare il mercato.

    Le batterie del futuro agli ioni di litio promettono di riuscire ad accumulare il 30-40% in più di energia e a costare la metà nella finestra 2025-2030. Significa che nel vano nel quale oggi possono entrare 60-70 kWh, ce ne potranno essere 90-100 a un costo del 25-30% inferiore rispetto a quello dei 60kWh di oggi.​

    Questo significa ​che un’auto compatta potrà avere 700-800 chilometri di autonomia costando meno di ventimila euro.

    Oltre il 2030

    La sfida per le batterie del futuro, con il salto che tutti aspettano, si inizierà a giocare dal 2025 in poi. Certo, le batterie al litio allo stato solido potrebbero arrivare prima di quanto ci si aspetti, se la febbre dell’auto elettrica sarà veramente scoppiata.

    Comunque, anche se molto migliori di quelle agli ioni di litio, inizialmente costeranno certamente di più.

    Incognita idrogeno

    Nel frattempo un altro concorrente avrà affilato le armi. Questo concorrente è l’idrogeno.

    Anche in questo caso, però, ci sono delle sfide tecnologiche da vincere. Vedremo chi le vincerà prima. Ma una partita giocata tutta tra tecnologie a  Zero Emissioni è comunque un bel derby.

    Riciclo a fine vita

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  • L’Era del vetro e dell’acciaio – Il ruggito

    Di Mario Cianflone- Giornalista del Sole 24 Ore

    Quella dell’auto elettrica nel quotidiano racconto dei media pare essere una storia di alta tecnologia e di innovazione formidabile.

    Sembra che costruire una macchina con un motore elettrico richieda sforzi hi-tech immani, stile missioni spaziali Apollo di 50 anni fa.

    Niente di tutto questo. Tralasciando la ricerca e lo sviluppo per le batterie di nuova generazione (allo stato solido o con altre tecnologie, perché con gli ioni di litio attuali siamo “a tampone”), l’auto elettrica è un oggetto semplice: tecnologicamente non trascendentale. Anzi è tanto minimalista dal punto di vista costruttivo che in futuro potrebbe anche far aumentare i margini delle case in virtù del minor numero di componenti e del processo di assemblaggio che richiede meno addetti.

    Questo è un ragionamento valido in base al paradigma elettro-automobilistico attuale il quale altro non è che un mero cambio di propulsore e di “serbatoio”.

    Mentre la macchina grosso modo rimane la stessa di sempre.

    Ed è qui che serve un salto tecnologico e culturale.

    Il problema è l’autonomia? Bene si trovi il modo di ridurre i pesi. Certo con la tecnologia li-ion attuale ci servono batterie enormi che pesano 700 e passa kg e ci dobbimamo mettere intorno un mega suv.

    Ma a quel punto si potrebbe fare uno sforzo smart: semplificare evitando peso inutile. E magari fare questo solo pensando fuori dagli schemi e togliere di mezzo, per esempio, display enormi e stereo da concert hall con altoparnti e amplificatori che pesano come una portiera.

    Basterebbe forse una soundbar o due speaker tipo quelli bluetooth  che “suonano tanto” e pesano poco.

    È solo un esempio, ma indicativo di come occorra un ripensamento integrale dell’automobile che può riguardare molti componenti e idee consolidate. E questo non significa fare auto povere bensì vetture smart, magari utilizzando materiali più leggeri (Bmw con le i3 in carbonio era un passo avanti), strutture dei sedili immaginate per essere comode e al tempo stesso lightweight.

    Servono davvero cerchi da 20 pollici? Non è che il marketing e il design stanno ponendosi su lunghezze d’onda in opposizione di fase rispetto al futuro dell’oggetto-auto?

    Forse a tramontare dovrebbe essere l’era del vetro e dell’acciaio, prima di quella del petrolio.

    Perché i carrarmati a pile non si possono mica fare.

  • A cosa serve la Formula E – Video Sfida

    A cosa serve la Formula E. Il campionato per monoposto elettriche che rappresenta una sorta di Formula Uno con zero emissioni allo scarico, è alla sue quinta stagione e per la seconda volta si corre anche a Roma sull’affascinante circuito cittadino dell’Eur.

    Nata un po’ in sordina per quanto riguarda i grandi nomi dell’automobile, che in una prima fase se ne sono tenuti fuori, adesso vanta la presenza di 11 team dei quali 7 sono diretta emanazione di grandi case auto: Audi, Bmw, DS, Jaguar, Mahindra, Nissan e la cinese Nio. L’energia elettrica è fornita in tutto il campionato da Enel X e le gomme sono della Michelin per tutti. Dall’anno prossimo ci saranno anche la Mercedes e la Porsche.

    Roba seria, insomma.

    L’auto è uguale per tutti ed è realizzata dalla Spark Technologies su telaio dell’italiana Dallara, come le batterie al litio tutte uguali fornite dalla MacLaren Advanced Technologies.

    Il costo di una stagione per ogni team non è noto nel dettaglio ma può essere stimato attorno ai 20 milioni di euro. Sembrano tanti, ma sono pochissimi se li paragoniamo ai 400 milioni di costo per i top-team della Formula Uno. E garantiscono un ritorno in termini di immagine e tecnologia che al momento non ha probabilmente eguali.

    Gli sfidanti, forze e debolezze

    La sfida della Formula E non è soltanto sportiva ma culturale e tecnologica.

    Sfida culturale

    Il mercato è soltanto all’inizio e anche la semplice dimostrazione che un’auto possa perdere il rombo ed avere comunque un suo fascino costituisce di per sé un enorme valore.

    Ogni successo sportivo può quindi portare alla costruzione di un’identità capace di attirare nuovi clienti in un mercato dove gli equilibri sono ancora tutti da costruire e – come ha dimostrato la Tesla partendo da zero e arrivando a impensierire i grandi nomi del lusso – potrebbero saltare completamente le scale di valori costruite in decenni nel mondo delle auto tradizionali.

    Sfida tecnologica

    La sfida è tutta nel riuscire ad avere nuovi motori altamente efficienti e sistemi di gestione dell’energia di bordo precisi e affidabili.La batteria rimane il componente chiave di una vettura elettrica ma ha un suo filone di sviluppo che per molti versi prescinde dall’automobile. Il fatto che sia uguale per tutti in Formula E evita spreco di risorse, perché il problema principale per chi progetta auto elettriche, non è tanto quello di avere batterie sempre più capienti, economiche e affidabili ma di usare al meglio l’energia che ha a bordo.

    Le priorità attuali sul mercato sono la riduzione del costo e l’incremento di autonomia con una singola ricarica.

    Che futuro fa

    Direttamente dalle piste della Formula E arriveranno nei prossimi anni nuove logiche e sistemi inediti per il controllo dello stato di carica delle batterie, per la frenata rigenerativa, che con il suo contributo è fondamentale per ottenere elevate autonomie di marcia, di erogazione della potenza.

    Oltre a motori elettrici sempre più leggeri, compatti ed efficienti e a sistemi di regolazione e di gestione termica capaci quasi di coccolare i processi elettrochimici delle batterie.

    Il tutto insieme a nuovi materiali leggeri e a moltissimi dati estremamente utili per l’incremento della capacità di simulazione e calcolo dei software di progettazione.

    Il peso di una Formula E, nonostante 280 chili di batterie, è di 900 chili pilota compreso. Una Formula Uno, avanzatissima e costosissima, pesa soltanto il 20% in meno.

    Dico la mia. Perchè le cose possono cambiare e a volte è meglio che cambino

    La Formula E con il suo nuovo modo di correre su quattro ruote senza pistoni, senza fumo e con nuove sonorità che non sono silenzio, come qualcuno potrebbe immaginare, ma sibilo che non ha certo l’impatto sui timpani della Formula Uno ma può trasmettere a suo modo brividi ed emozioni avvicina all’auto chi oggi di auto non se ne intende.

    Tra gli intenditori, di macchine o di corse, ci sono molti scettici. Tra chi di auto non sa nulla, però, prevale la curiosità.

    E a me questa curiosità per il nuovo, capace di rimettere l’auto al centro della discussione della famiglia, piace veramente tanto.

    Una gara di Formula E si propone come una festa per lo sport – motoristico in questo caso – e per la tecnologia che guarda con ottimismo all’ambiente.

    Beh, non mi pare affatto poco.

    Anche Bernie Ecclestone sceglierebbe oggi la Formula E, clicca qui e leggi l’articolo.

  • #7 Emissione Impossibile in collaborazione con Motor1.com

    Insieme a Motor1 Italia realizziamo la prima webserie italiana che affronta gli argomenti più caldi nel percorso verso la mobilità a Zero Emissioni.

    La collaborazione con Motor1 Italia rappresenta un’occasione imperdibile di confronto con una delle più grandi community di appassionati di auto su YouTube.

    Sono oltre 340.000 gli iscritti al canale YouTube di Motor1 Italia, una platea incredibilmente estesa e interessante per portare i temi del progetto Obiettivo Zero Emissioni all’attenzione di chi ama l’automobile e desidera muoversi liberamente. E deve continuare a poterlo fare con costi ragionevoli e senza troppi problemi anche quando dal veicolo scompaiono le emissioni inquinanti.

    Il titolo fa capire subito che la questione è di enorme complessità.

    Le emissioni devono sparire dalla scheda tecnica delle auto. Questo è chiaro a tutti. Come riuscire a centrare l’obiettivo traghettando verso il cambiamento tecnologico un intero settore che garantisce centinaia di migliaia di posti di lavoro e percentuali significative del PIL nazionale in tutte le più grandi economie mondiali è tutt’altro che definito.

    Emissione Impossibile approfondisce le caratteristiche tecnologiche delle soluzioni in campo, gli scenari energetici ai quali devono essere associate, le dinamiche socio-economiche e gli effetti sull’ambiente e sulla salute umana da tenere in considerazione.

    Ogni giovedì Fabio Orecchini, fondatore di Obiettivo Zero Emissioni, e Alessandro Lago, Direttore di Motor1 Italia, analizzano – anche grazie allo stimolo dei commenti inviati dal pubblico – gli aspetti più importanti e a volte controversi della questione ambientale applicata all’auto e alla mobilità.

  • MERCEDES NON STUPISCE CON IL PRIMO MODELLO EQC MA INVESTE SULLE BATTERIE

    L’auto a zero emissioni può essere anche industrialmente a chilometri zero. Almeno secondo la Mercedes che, diversamente rispetto ad altri costruttori, ha deciso di costruire da sola le batterie per le sue auto elettriche, ibride e ibride plug-in che entreranno numerose in gamma nei prossimi quattro anni.

    Si chiama Accumotive la consociata controllata al 100% dalla Daimler e, grazie ad un investimento di 500 milioni di euro, ha quadruplicato le proprie strutture di ricerca, produzione e logistica a Kamenz (50 km da Dresda).

    E raddoppiato il proprio personale portandolo ad oltre 1.000 addetti. Daimler sta investendo oltre un miliardo di dollari per sviluppare una rete produttiva globale per la costruzione delle batterie composta da 8 impianti e che, oltre a Kamenz, comprende Untertürkheim, Sidelfingen, Pechino, Bangkok e Tuscaloosa.

    Meno integrata verticalmente è invece la produzione dei motori: la casa di Stoccarda li costruisce attraverso una joint-venture paritaria chiamata EM-Motive stabilita con la Bosch nel 2011, mentre per le Smart ci pensa la Renault. Aveva iniziato così anche per le batterie, stabilendo nel 2009 con con la Evonik la joint-venture Accumotive, rilevata però interamente nel 2014. La Daimler dal 2016 possiede anche il 100% della Li-Tec Battery, anch’essa con sede a Kamenz.

    La casa di Stoccarda rafforza così la propria posizione per la produzione di batterie in vista dell’arrivo sul mercato della nuova EQC nella prima metà del 2019. Il piano industriale impressiona più dell’impatto estetico del primo modello elettrico, molto conservativo nel design rispetto alle versioni convenzionali.

    Il piano prodotti, grazie ad un investimento di 10 miliardi, permetterà di portare motori elettrici e batterie, su tutta la gamma entro il 2022 e avere più di 130 varianti elettrificate a listino.

    Dall’ibrida a 48 Volt fino all’elettrica e alla fuel cell a idrogeno con almeno 10 modelli esclusivamente a zero emissioni. Finora la Accumotive ha prodotto circa 200mila batterie, ma i volumi sono destinati a crescere velocemente, utilizzando celle fornite dalla coreana LG Chem grazie da un accordo stipulato nel 2015. Un modello di approvvigionamento che pare diverso da quello degli altri costruttori e che prevede fin da oggi un coinvolgimento più profondo nello sviluppo delle batterie rispetto a BMW, Ford, GM. Che stanno pianificando l’incremento delle competenze interne ma ancora non sono in grado di metterle in campo.

    La strategia della Daimler sembra più simile a quello di Toyota e Honda che hanno società in partnership con specialisti come Panasonic e GS Yuasa. Tesla invece ha la sua Gigafactory, dove si assemblano accumulatori sempre con celle fornite dall’esterno, in questo caso dalla Panasonic.

    Le batterie dunque, al centro del processo di elettrificazione, rivestono un ruolo industriale diverso per le singole case. L’idea iniziale di tutte era di farne un assett strategico interno, da sviluppare preferibilmente con partner provenienti dal settore dell’elettronica. Ma ora la maggior parte ha esternalizzato proprio verso questi ultimi perché non c’è stata una differenziazione tecnologica netta in grado di fare davvero la differenza tra i vari tipi di soluzioni. In attesa di salti davvero sostanziali, la differenza la può fare la catena del valore con la quale le aziende si stanno organizzando per mettersi in marcia verso le emissioni zero.