Batterie, l’annosa questione dell’autonomia

Esplode l’elettrificazione

della mobilità, soprattutto quella urbana. Il nodo da sciogliere adesso è quello dell’autonomia delle batterie, in un mercato che è destinato a valere miliardi di dollari

di Valeria di rosa

uello della sostenibilità e della tutela ambientale è diventato uno dei temi verso i quali l’opinione pubblica e le forze politiche sono più sensibili. I grandi sforzi fatti dall’Unione Europea con il New Deal, che mira ad abbattere le emissioni di sostanze nocive nel Continente entro il 2050 con una serie di iniziative che spingono verso soluzioni a impatto zero, ne sono un esempio. Se a questo si aggiungono le trasformazioni dell’ambiente urbano, con l’istituzione di zone a traffico limitato e i provvedimenti attuati dalle amministrazioni per limitare le emissioni nocive in città, e l’esplosione di delivery e consegne dell’ultimo miglio, la mobilità elettrica pare rappresentare la soluzione più veloce e sicura per un trasporto sostenibile: i veicoli elettrici hanno un impatto ambientale molto basso, sono silenziosi e possono spostarsi in qualsiasi zona delle città, anche nelle zone ztl. La strada però è ancora lunga. Dall’autonomia delle batterie alla mancanza di una rete infrastrutturale capillare arrivando fino al costo più alto di questa tipologia di mezzi rispetto ai fratelli tradizionali, sono diversi i fattori che frenano la diffusione dei veicoli elettrici sul mercato. Secondo gli ultimi dati pubblicati da UNRAE, nel mese di maggio 2021, i veicoli ibridi hanno raggiunto il 5,8% del mercato, mentre gli elettrici nel 1° quadrimestre si sono collocati appena sotto l’1%.

LE BATTERIE AGLI IONI DI LITIO Il processo chimico che regola il funzionamento delle batterie si basa su due elettrodi, uno positivo e uno negativo, separati da un separatore e immersi in una sostanza elettrolita. Nello specifico, le batterie sono formate da piastre positive e negative, composte a loro volta da un insieme di elettrodi positivi o negativi. L’insieme di queste piastre forma la cella di una batteria. La reazione chimica che si innesta quando una batteria viene collegata a un utilizzatore esterno permette di trasformare l’energia chimica accumulata in una batteria in energia elettrica. I veicoli elettrici moderni utilizzano soprattutto batterie agli ioni di litio o ai polimeri di litio, perché sono quelle che hanno il grado maggiore di efficienza, grazie alla loro capacità di accumulare energia, anche se soffrono di un ciclo di vita relativamente breve (tra i 5 e gli 8 anni). Queste batterie, infatti, sono soggette a una fase di decadimento dovuta ai cicli di ricarica. È lo stesso principio di telefoni o computer: nel lungo periodo le continue ricariche minano la stabilità della batteria e ne provocano la corrosione.

UN PO’ DI STORIA

1796 Alessandro Volta pubblica una lettera nella quale annuncia l’invenzione della “pila di Volta”. 1880 ca Viene creata la prima batteria a secco che usa combinazioni di metalli ed elettroliti per creare batterie più efficienti. 1859 Gaston Planté sviluppa un prototipo di batteria ricaricabile, costituita da piastre di piombo immerse in acido solforico. 1979 John B. Goodenough sviluppa il prototipo moderno di batterie agli ioni di litio. La strada per la mobilità elettrica è aperta. 1991 Sul mercato tedesco appare la prima applicazione delle batterie agli ioni di litio: si tratta di una videocamera Sony. 2019 John B. Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino ricevono il Premio Nobel per la Chimica “per lo sviluppo delle batterie a ioni di litio”.

Smaltimento, recupero e riciclo delle batterie sono disciplinati dalla Direttiva europea 2006/66 CE. Esistono quindi aziende autorizzate alla raccolta e recupero delle batterie auto. Non bisogna dimenticare che sono classificate come un rifiuto pericoloso (Codice CER 16.06.01) e non si possono buttare tra i rifiuti tradizionali. Clarios, ad esempio, ha lanciato un sistema di raccolta a ciclo chiuso all’avanguardia per progettare, costruire, recuperare e riciclare le batterie dei veicoli così da creare un approccio più efficiente e sostenibile per l’accumulo di energia. In poche parole, le sue batterie sono progettate con la capacità di recuperare fino al 99% dei materiali usati per fabbricarle, il che permette all’azienda di produrre nuove batterie a partire dai materiali raccolti dalle vecchie.

IL PROBLEMA DELL’AUTONOMIA Quello dell’autonomia è forse, insieme ai tempi lunghi di ricarica e alla mancanza di un sistema infrastrutturale strutturato, uno dei maggiori svantaggi per chi sceglie questa tipologia di veicoli. Molto dipende dalla batteria che viene utilizzata: ovviamente più è potente, più garantirà una maggiore autonomia. È bene tenere presente che sono molteplici i fattori che influenzano l’autonomia di una batteria; non si tratta, infatti, solo dei chilometri percorsi ma entrano in gioco la velocità, le condizioni climatiche, lo stile di guida, la tipologia e le caratteristiche delle strade percorse. In linea generale, il range è abbastanza comune per tutti i veicoli: si va dai 150 km ai 350 km di autonomia. In realtà se si considera che le applicazioni di questi veicoli sono soprattutto cittadine, il problema dell’autonomia passa in secondo piano. Un’autonomia media di 200 km è, infatti, sufficiente a garantire un’intera giornata di lavoro. Non è un caso, infatti, che tutti i maggiori costruttori si stanno muovendo verso l’elettrificazione delle proprie gamme e hanno in flotta almeno un veicolo commerciale elettrico. Tra gli ultimi arrivati Fiat e-Ducato e Renault Kangoo Z.E. Van che sono stati presentati nel corso degli ultimi mesi.

LE CELLE A COMBUSTIBILE Una delle soluzioni che il mercato sta sperimentando per superare il problema dell’autonomia è quello delle celle a combustibile. Si tratta di una tecnologia simile a una batteria convenzionale con il pregio di avere una durata pressoché infinita. Questo è dato dalla struttura stessa della cella a combustibile. Infatti, mentre le batterie convenzionali hanno bisogno di essere ricaricate per fare in modo che si attivi la reazione chimica che porta alla creazione dell’energia elettrica, nelle celle a combustibile, l’elettricità è continua perché è prodotta dalla reazione che si crea dall’incontro nel mondo circa 220 milioni di LCV elettrici. Secondo LeasePlan, una delle principali società europee per il noleggio di veicoli a lungo termine, il futuro dei veicoli commerciali in città è proprio quello dei veicoli elettrici perché rispondono sia alle normative antinquinamento sempre più stringenti sia all’aumento esponenziale delle consegne dell’ultimo miglio che si è registrato in questi ultimi mesi. Questa prospettiva, ovviamente,

dell’idrogeno con l’ossigeno. Questo permette quindi di avere una maggiore autonomia: se, come dicevamo nel paragrafo precedente, un veicolo elettrico può raggiungere i 350 km con una ricarica, uno a celle a combustibile può arrivare anche a 500 km. Ma non è tutto oro quello che luccica. Infatti, uno dei problemi principali legato alle celle a combustibile è proprio l’idrogeno, non presente in natura in forma pura. Questo vuol dire che la sua produzione richiede un processo che genera sostanze nocive come il monossido e il biossido di carbonio.

UN MERCATO DESTINATO A CRESCERE Secondo il report “Global Electric Vehicle Outlook 2021” pubblicato dall’Agenzia internazionale dell’Energia, nei prossimi anni, il mercato dei veicoli commerciali leggeri elettrici è destinato ad ampliarsi: il report stima che nel 2030 circoleranno implica anche uno sviluppo delle batterie sempre più spostato verso una maggiore garanzia di autonomia. Una strada percorsa dall’israeliana StoreDot, che da qualche mese ha annunciato di lavorare a una nuova batteria in grado di ricaricarsi in soli cinque minuti grazie all’utilizzo di nuovi materiali e di una nuova struttura della batteria stessa: la ricarica rapida riuscirebbe a garantire fino a 480 km di autonomia, allargando quindi le distanze che i veicoli commerciali riuscirebbero a percorrere con una sola carica. La ricerca, in particolare, si sta muovendo proprio verso la ricerca di materiali diversi dal litio che da un lato siano a basso impatto ambientale e dall’altro siano in grado di garantire le stesse performance delle batterie attualmente utilizzate. In tal senso sono state sperimentate batterie allo zinco o la perovskite, minerale costituito da titanato di calcio facilmente reperibile in natura e sperimentato per la produzione di pannelli fotovoltaici. La ricerca di nuove soluzioni di certo impegnerà tutte le più grandi aziende che operano nel settore, sia perché diventa sempre più necessario trovare soluzioni all’avanguardia ma dal basso impatto ambientale, sia perché, come ha evidenziato MarketWatch, sito web specializzato in informazioni finanziarie, notizie economiche, analisi e dati di borsa, quello dei veicoli elettrici è un mercato che varrà più di due miliardi di dollari nel 2026, con una crescita annua del 50%. #