Notizie estremamente positive dal settore delle batterie

Ci sono ancora moltissime persone e molti politici che nutrono forti dubbi sul futuro dei veicoli elettrici. Pensano che le batterie siano troppo inquinanti, troppo pesanti, troppo costose, e che lo rimarranno anche in futuro. Credono inoltre che la loro produzione sia troppo energivora e che non vi siano capacità produttive e materie prime a sufficienza per elettrificare tutto il settore dei trasporti.

In realtà è vero esattamente il contrario: le batterie per i veicoli elettrici diventano sempre meno inquinanti, più leggere, più economiche e la loro produzione necessita di sempre meno CO2 e di meno materie prime rare.

A sfatare gli allarmismi bastano per cominciare i dati pubblicati dalla United States Geological Survey, secondo cui le riserve di litio attualmente disponibili sono sufficienti a produrre ben tre volte il numero di batterie necessarie per elettrificare tutti i sistemi di trasporto terrestri, e ciò senza nemmeno intaccare diverse fonti di litio che attualmente non vengono ancora prese in considerazione per vari motivi. Per quel che concerne invece le capacità produttive, contro le previsioni di molti esperti del settore stesso, l'industria delle batterie è riuscita a scalare la produzione alla stessa velocità con cui è cresciuta la domanda.

Performance delle batterie in crescita e costi di produzione in calo

Per quel che concerne il costo e la performance delle batterie, occorre scomodare la cosiddetta “Curva dei Costi Tecnologici” (CCT) che descrive l'andamento dei costi di produzione, delle capacità produttive e delle funzionalità stesse di un prodotto tecnologico nel corso del tempo. Essa si basa su due classiche leggi economiche che concernono lo sviluppo delle nuove tecnologie, ossia la legge di Moore e quella di Wright, leggi che hanno ad esempio permesso di prevedere con grande accuratezza lo sviluppo della telefonia mobile, non solo per quel che concerne la diminuzione dei costi dei telefonini, ma anche la loro diffusione.

Nel caso della Legge di Moore, essa ha previsto ad esempio il raddoppio della potenza di calcolo dei chip e il dimezzamento del loro costo ogni 18 mesi. Ovviamente non tutti i prodotti tecnologici mostrano Curve dei Costi Tecnologici così belle come quella dei Chip. Quella delle batterie mostra un dimezzamento dei costi ogni cinque anni e un raddoppio della densità (capacità di accumulo di elettricità) ogni 12 anni.

Per quel che concerne invece la Legge di Wright, dal nome dell’ingegnere Theodore Paul Wright che la formulò nel 1936 dopo aver scoperto che ogni volta che la produzione totale di aerei raddoppiava, il tempo di lavoro richiesto per fabbricare un nuovo aereo diminuiva del 20%, sappiamo che per ogni raddoppio della produzione, i costi diminuiscono di una percentuale costante. In altre parole, più si accumula esperienza nella produzione di un determinato prodotto e più questa produzione aumenta, più essa diventerà veloce ed economica. A differenza della Legge di Moore, questa legge riguarda però solo le unità prodotte e non l’asse temporale.

Oggi sappiamo inoltre che il tempo medio necessario per applicare alla produzione industriale le nuove conoscenze prodotte dalla ricerca è di circa 10 anni. Pertanto, se si considerano le nuove scoperte scientifiche applicabili nel campo dell’accumulo di energia, esse impatteranno sulla Curva dei Costi Tecnologici nel corso dei prossimi 10 anni.

Applicando dunque le leggi di Wright e di Moore anche all’industria delle batterie, vediamo che le batterie diventeranno sempre più economiche, più pulite, più leggere e più abbondanti. Che non si tratti di pure speculazioni, lo dimostra il fatto che dal 2010 al 2020 il costo di produzione delle batterie è sceso dai 1'100 $ al chilowattora a soli 110 $ al chilowattora. Per quel che concerne il decennio 2020-2030 si prospetta quindi una batteria di pari peso con quasi il doppio della capacità di accumulo per un prezzo diminuito della metà, oppure una batteria che ha la stessa capacità, ma che pesa la metà e che costa solo ¼, e ciò, cosa non contemplata dalle leggi di Moore e Wright, con batterie si caricheranno più velocemente, che saranno più sicure e che utilizzeranno meno materie prime preziose come il cobalto. E non si tratta certo di fantasticherie, lo sappiamo perché aziende quali CATL, BYD, Tesla e altri produttori di batterie ci stanno già lavorando.

La produzione di batterie è meno inquinante di quanto si pensi

Molti studi sull'impronta di CO2 della produzione di batterie si basano su impianti di batterie più vecchi, piccoli e inefficienti, il che da una stima di emissioni sistematicamente troppo alta. Essi si basano inoltre sull’impronta CO2 dell’elettricità utilizzata dall’industria in generale. Tuttavia, molte aziende del settore lavorano con energia verde e producono quindi meno CO2. Quando si utilizza solo energia proveniente dall’eolico, dal fotovoltaico, dall’idroelettrico o dalla geotermia non c'è alcuna produzione di CO2. Ecco alcuni esempi: l'alluminio può provenire da un impianto situato in Islanda che utilizza l'energia geotermica e che quindi non emette CO2; la gigafactory della Tesla in Nevada utilizza esclusivamente energia idroelettrica ed energia fotovoltaica; il produttore di batterie CATL si è equipaggiato di un grande impianto fotovoltaico proprio a emissioni zero.

Le emissioni di CO2 provocate dalla produzione di batterie per veicoli elettrici si stanno poi ulteriormente riducendo anche grazie alle nuove tecnologie. Per citare un solo esempio: la tecnologia degli elettrodi a secco, sviluppata indipendentemente da Tesla e dal Fraunhofer Institut, è già applicata da diversi produttori di batterie e ha permesso di risparmiare il 90% dell'energia nella produzione di questa componente delle batterie.

Siamo solo all’inizio della rivoluzione delle batterie

È proprio di questi giorni la notizia che una Start-up nelle vicinanze di Bonn, la ex-capitale tedesca, ha sviluppato una super-batteria ricaricabile con una capacità 10 volte superiore a quelle attualmente sul mercato. Il primo prototipo di questa nuova super-batteria ha già alle spalle ben 12’500 cicli di ricarica, il che, se si dovesse ricaricarla ogni giorno dell’anno, corrisponde a una durata di vita di oltre 34 anni. Malgrado i 12'500 cicli di ricarica la sua potenza non è ancora calata e, stando al suo ideatore, non è tuttora possibile dire quando questo succederà. La ricerca in merito era in corso da decenni e la svolta è arrivata solo pochi anni fa, grazie alla nuova tecnologia delle batterie allo stato solido.

La durata di vita di questa batteria non è il suo unico vantaggio: le sue componenti sono meno problematiche perché non richiedono cobalto, la batteria è inoltre più potente, soprattutto alle temperature particolarmente basse, ossia in inverno, il che è importante per le automobili, e il suo riciclaggio è più semplice. Per la mobilità elettrica la nuova tecnologia non è tuttavia ancora pronta e per la sua produzione su vasta scala ci vorrà ancora del tempo. La start-up intende comunque già costruire un impianto di produzione pilota. Parallelamente, l’azienda Swiss Clean Energy prevede un investimento di 450 milioni di Euro per la costruzione nel Canton Grigioni di un primo grande stabilimento di produzione di queste super-batterie.

Presentate anche batterie al litio molto più potenti e in grado di rivoluzionare l’aviazione

Contemporaneamente ci giunge dalla Cina la notizia che CATL, il maggior produttore cinese di accumulatori agli ioni di litio, quelli utilizzati nei veicoli a motore, ha presentato la „Condensed Matter Battery“, un nuovo tipo batteria al litio con una densità energetica per kg di peso doppia rispetto alla generazione precedente di questo genere di batterie. Si tratta di un tipo di batteria in grado di alimentare anche aerei elettrici di piccole e medie dimensioni. Molte compagnie aeree si stanno infatti già preparando a operare con velivoli elettrici. Tra queste la statunitense United Airlines, che ha firmato un accordo condizionato per l'acquisto di 100 velivoli elettrici ES-19 della start-up svedese Heart Aerospace, aerei in grado di trasportare 19 passeggeri e che dovrebbero essere pronti per la consegna nel 2026.

Entro la fine di quest’anno, la produzione in serie di questo tipo di batterie inizierà però solo per le auto elettriche di categoria superiore. Infatti CATL non ha ancora fornito informazioni sul prezzo delle nuove batterie, ma è molto probabile che saranno significativamente più costose delle batterie al litio convenzionali.

Presentate anche batterie agli ioni di sodio molto più a buon mercato per le utilitarie elettriche

Si tratta del secondo annuncio importante fatto quest’anno da CATL. Durante il Salone dell'Auto di Shanghai dell’aprile scorso, il gigante cinese aveva infatti annunciato l'inizio della produzione in serie di batterie agli ioni di sodio. Questo tipo di batteria, che al posto del litio utilizza il sodio, una materia prima molto più facile da reperire, perché il mare ne è pieno (sale di mare = cloruro di sodio), e che quindi non solo costa molto meno, ma è pure considerata più ecologica e pulita. Essa viene già inserita in alcune utilitarie elettriche dei produttori cinesi di automobili Chery e BYD. In Cina alcune di queste automobili elettriche con batteria al sodio sono già disponibili a meno di 10'000 Euro.

Batterie di accumulo anche per gli edifici residenziali

Anche il settore residenziale si sta avviando verso una rivoluzione elettrica. Gli impianti fotovoltaici, le termopompe, i sistemi di accumulo termico ed elettrico, le batterie delle auto elettriche, le stazioni di ricarica, gli elettrodomestici e i sistemi di gestione energetica degli edifici richiedono nuove tecnologie e soluzioni cosiddette “smart grid”, ossia reti elettriche intelligenti in grado di accumulare energia, quando ve n’è in eccesso per renderla disponibile nei momenti di penuria. In quest’ambito stanno emergendo sistemi intelligenti e decentralizzati che permettono in parte di rendersi indipendenti dalla rete elettrica convenzionale. Esse sono proprio basate sull’impiego di batterie.

Un esempio interessante in questo campo ci proviene dagli Stati Uniti. La Green Mountain Power (GMP), la maggiore azienda che opera nel campo dell’elettricità nel Vermont , intende installare batterie di accumulo per tutti i suoi 270.000 clienti entro il 2030.

Invece di costruire costosissime nuove linee elettriche ad alta tensione per assicurare il trasporto su lunghe distanze della crescente quantità di energia eolica e fotovoltaica, e per prevenire possibili black-out, cosa che fanno la maggior parte delle aziende elettriche di servizio pubblico, GMP ha adottato un approccio diverso: la decentralizzazione. Il suo piano prevede di rendere più resistenti alla meteo le linee elettriche essenziali esistenti, interrandole, e di installare batterie di accumulo residenziali presso tutti i clienti. La ragione è semplice: negli ultimi 10 anni nell'area di servizio di GMP le grandi tempeste hanno causato danni alla rete elettrica per oltre 115 milioni di dollari, il 40% di questi danni si sono verificati nei soli ultimi due anni e addirittura 45 milioni di dollari sono costati i danni causati da tre tempeste verificatesi negli ultimi 12 mesi.

Finora GMP ha già interrato 80 km di line elettriche che servono le aree residenziali rurali, quelle che subiscono danni più spesso a causa della caduta di alberi, e ha installato oltre 5’000 batterie. Il risultato: nelle are in questione i danni sono diminuiti del 90%. Confortata da questo eccellente risultato, GMP ha ora iniziato ad installare delle micro-reti elettriche munite di batterie anche nei quartieri delle città. La prima fase del progetto prevede entro il 2026 un investimento di 250milioni di $ per interrare le linee elettriche e di altri 30 milioni di $ per l’installazione di batterie. Il vantaggio del progetto: oltre ad aumentare la sicurezza dell’approvvigionamento in elettricità, esso permette pure di immagazzinare in modo decentrale l’energia durante i picchi di produzione dell’eolico e del fotovoltaico.

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