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Ma...come smaltiremo le batterie dei veicoli elettrici?

January 11, 2018

Questa è una delle domande che il pubblico ci pone più spesso. Per questo abbiamo deciso di riassumere qualche informazione utile per coloro che indendono esplorare questo tema.

 

Prima di iniziare a leggere vi avvertiamo: questo articolo è piuttosto lungo! L’argomento è infatti molto ampio ed abbiamo ritenuto necessario toccare almeno gli aspetti della durata, della seconda vita, il riciclo e lo scarto. Se volete leggere tutto, mettete da parte 15 minuti.

1. Sintesi: il ciclo di vita delle batterie dei veicoli elettrici...una storia da scrivere!

La maggior parte dei veicoli elettrici attualmente sul mercato è dotata di batterie di trazione agli “ioni di litio”. Questa tecnologia sta mostrando continue migliorie tecniche da diversi anni, nonchè un forte e pressochè continuo calo dei prezzi a pari passo con investimenti in impianti produttivi sempre più grandi ed efficienti. Molti analisti di mercato prevedono che questa tendenza continui ancora per diversi anni. Per questo è prevedibile che la preferenza per le batterie agli ioni di litio sia destinata a prevalere a lungo nel settore dei veicoli elettrici.

 

Nel tempo le batterie agli ioni di litio perdono gradualmente la loro capacità di accumulo. Per i veicoli elettrici questo significa una lenta graduale diminuzione dell’autonomia. La perdità di capacità delle batterie dei veicoli elettrici non è comparabile a quella dei cellulari o dei computer portatili: sebbene gli elementi principali siano gli stessi queste due categorie di prodotti sono infatti ideate, fabbricate e gestite in modo diverso. Se volete saperne di più...leggete il paragrafo 2!

 

Quando le batterie dei veicoli elettrici perdono la capacità di accumulo necessaria a dare una buona autonomia di guida, le stesse sono ancora interessanti per applicazioni stazionarie. L’accumulo stazionario è un settore in forte espansione, essendo interessante sia per chi possiede impianti fotovoltaici e desidera massimizzare l’autoconsumo sia per chi può offrire servizi di stabilizzazione della rete elettrica – un settore ancora pressochè inesistente in Italia ma sempre più diffuso in Europa. Per questo varie aziende hanno già lanciato prodotti e servizi che si basano sull’utilizzo di batterie “second life”. Per maggiori informazioni potete leggere il paragrafo 3!

 

Le batterie utilizzano una serie di “principi attivi”, tra cui: il litio, il cobalto, il nickel, il manganese ed in alcuni casi l‘alluminio. Tutti questi elementi sono ottenibili solamente tramite attività estrattiva o tramite il recupero da beni riciclati. Questo significa che esiste una naturale motivazione economica al riciclo.Tuttavia la quantità di batterie di trazione dei veicoli elettrici fin’ora davvero giunte a fin di vita è ancora molto limitata e non è possibile stilare stime significative rispetto a quanto materiale sia effettivamente riciclato.

 

Il riciclo delle batterie agli ioni di litio è tradizionalmente considerato difficoltoso sulla base del recupero delle stesse da piccoli dispositivi elettronici. Nel caso della mobilità elettrica però si parla di unità molto più grandi e tracciabili, caratteristiche che permettono di valutare l’argomento in maniera differente. Esistono infatti aziende che stanno effettuando grandi investimenti in previsione alla futura disponibilità di batterie EV da riciclare. Nel capitolo 4 abbiamo riassunto alcune informazioni a riguardo e crediamo che sarà interessante aggiornarle nei prossimi anni.

 

 

2. Batterie dei cellulari e delle auto elettriche...simili ma diverse

Quando si parla di batterie agli ioni di litio, l’interlocutore spesso cade nel panico riflettendo su quanti telefoni cellulari ha cambiato negli ultimi anni per via del rapido deterioramento delle batterie.

 

La verità è che, sebbene sia le batterie dei cellulari che quelle dei veicoli elettrici siano agli ioni di litio, il modo in cui sono assemblate ed i sistemi di gestione delle stesse sono fondamentalmente diversi. Le batterie dei telefoni cellulari sono ottimizzate per di ridurne il peso ed il costo, mentre la durevolezza ha poco valore in quanto il prodotto finale è un bene di consumo ideato per essere sostituito dopo pochi anni ed essere coperto da garazie di breve durata.

 

Le batterie di trazione per veicoli elettrici sono ottimizzate per massimizzarne l’affidabilità nel tempo, adottando sistemi elettronici di gestione e condizionamento che ne conservano le caratteristiche tecniche molto più a lungo, oltre a modalità di assemblaggio che ne permettono un’elevata protezione dagli agenti esterni. I produttori di veicoli elettrici hanno la necessità di offrire garanzie di lungo periodo per ottenere la fiducia dei consumatori.

 

Alcuni produttori di veicoli elettrici, in particolare Tesla, hanno ulteriormente affinato la tecnologia di gestione delle batterie di trazione, ottenendo risultati particolarmente elevati in termini di conservazione della capacità di accumulo. Utilizzando una piccola parte dell’energia immagazzinata per mantenere le singole celle della batteria entro limiti di temperatura ottimali anche quando l’auto è a riposo, l’efficienza delle batterie resta particolarmente alta nel corso degli anni e di molti cicli di ricarica.

 

 

3. La seconda vita utile delle batterie EV

Chi ha un impianto fotovoltaico spesso è consapevole del fatto che utilizzare l’energia prodotta in loco è più vantaggioso rispetto a immettere l’energia nella rete elettrica. Questo è perchè, quando acquistiamo l’energia elettrica dalla rete, il prezzo include gli oneri di sistema per il servizio di distribuzione in alta ed in bassa tensione (molto alti in Italia in attesa della liberalizzazione dei servizi di rete!) oltre alle accise. Paghiamo quindi circa 0,20-0,25 € per ogni kWh acquistato. Tuttavia per l’energia prodotta in eccesso che cediamo alla rete elettrica otteniamo solamente il prezzo netto per le unità di energia prodotta, ovvero circa 0,04-0,06 €/kWh.

 

Per i sistemi di accumulo stazionari si stanno inoltre aprendo nicchie di mercato interessanti anche per chi intende offrire sistemi di ricarica rapida e deve evitare di predisporre un contatore dalla potenza elevata. L’accumulo sta anche diventando interessante per chi semplicemente vuole essere in grado di gestire la propria domanda elettrica in base alla fluttuazione di domanda e offerta, riducendo quindi lo stress sulla rete elettrica nazionale e beneficiando della maggiore liberalizzazione delle tariffe di fornitura prevista per i prossimi anni.

Quando le batterie perdono la capacità necessaria ad essere interessanti per alimentare un veicolo in moto, hanno comunque valore per applicazioni stazionarie. In questo caso infatti la densità di potenza rispetto alle dimensioni ed al peso è meno rilevante. Per questo le cosidette batterie in “seconda vita” presentano una valida opportunità di offrire sistemi di accumulo stazionari a basso costo.

Non è una coincidenza che le principali aziende operanti nell’ambito delle batterie per veicoli elettrici stiano al contempo approcciando il mercato dell’accumulo di energia stazionario, direttamente o tramite nuove aziende specializzate in batterie da “seconda vita”. Per chi fosse interessato ad approfondire l’argomento, favoriamo i link ad alcune aziende attive in questo ambito:

  • Powervault, azienda britannica che offre batterie usate Renault ricondizionate per uso domestico, al momento non disponibili in Italia

  • Nissan Xstorage

  • Connected Energy, azienda britannica che sviluppa sistemi di ricarica rapida supportati da batterie “second life” per limitare la necessità di dota

  • Comunicato stampa BMW sull’utilizzo delle batterie second life per la fabbrica a Leipzig

  • Comunicato stampa Daimler sulla realizzazione di un impianto di accumulo per la stabilizzazione della rete elettrica a base di batterie “second life”

 

4. Il riciclo e lo scarto

Chi produce sistemi di accumulo a base di ioni di litio ha necessità di assicurarsi fonti diversificate per i materiali necessari, soprattutto litio e cobalto. Le batterie dismesse sono una fonte di tali materiali e sono, almeno in teoria, molto ambite sul mercato.

 

La realtà attuale è più complessa.

 

I più pessimisti ci fanno notare come al momento solo il 5% delle batterie agli ioni di litio vendute in Europa viene recuperato e riciclato e che gran parte del litio contenuto in tali batterie è difficile da recuperare e viene scartato[1]. Tuttavia questi dati si riferiscono quasi esclusivamente alle batterie dei telefoni cellulari e dei computer portatili. Questi prodotti di consumo contengono batterie relativamente piccole ed a volte difficilmente separabili dal resto del prodotto. A causa del loro basso valore individuale, questi prodotti a fine vita spesso non sono tracciati o rivenduti ad aziende che si occupano di riciclo.

 

Per le batterie dei veicoli elettrici dismesse dalla loro “prima” o “seconda vita” è prevedibile che si sviluppi uno scenario più dinamico. Si tratta infatti di pacchi di batterie di grandi dimensioni, dall’alto valore individuale per via della quantità di materiali preziosi contenuti e facilmente separabili dal resto del veicolo.

 

Aziende tra cui la belga Umicore e la canadese Li-Cycle stanno investendo nell’affinare le tecnologie per il riciclo delle batterie di trazione dei veicoli elettrici, ed in particolare sostengono di aver sviluppato processi in grado di reuperare efficientemente il litio. Tuttavia i volumi di batterie di trazione che raggiungono la fine della loro vita utile sono ancora bassissimi, per questo è ancora presto per avere dati certi sull’effettivo funzionamento del mercato del riciclo.

 

Quando si parla di riciclo, è necessario rendersi conto che esistono quasi sempre materiali di scarto che non potranno essere del tutto recuperati. Umicore afferma di poter recuperare tutti i principali materiali delle batterie da trazione, tra cui il litio, attraverso un particolare processo di smantellamento e trattamento delle varie parti che le compongono[2], ma non abbiamo trovato numeri esatti. La canadese Li-Cycle sostiene di poter riciclare profittevolmente oltre il 90% del materiale delle batterie[3].

Certo è che non è mai troppo presto per pensare alla minimizzazione degli scarti in fase di ideazione ed ottimizzazione del prodotto. Per questo il pubblico può giocare un ruolo importante mostrando interesse per l’argomento e spingendo i produttori alla trasparenza delle scelte in fase di design.

5. Conclusioni

 

Per le batterie da trazione dei veicoli elettrici si prospetta con molta probabillità un’interessante prospettiva di “seconda vita” per applicazioni statiche di accumulo, un mercato che sta già mostrando interessanti sviluppi pratici. Questa prospettiva permette di essere ottimisti riguardo alla durata della vita utile di ciascun pacco di batterie, che potremmo stimare in almeno 8 anni all’interno dei veicoli ed almeno attrettanti in applicazioni statiche.

 

Al termine effettivo della vita utile delle batterie si presenta il tema del riciclo, in buona parte ancora da scrivere. I volumi di batterie giunte a fine vita sono infatti ancora irrisori e non permettono di giungere a conclusioni. Si prospetta però una crescente disponibilità di batterie da trazione dismesse, una previsione che sembra essere vista come un’opportunità da parte di alcune grandi aziende operanti nel recupero di materiali da riciclo.

 

Sicuramente sarà opportuno aggiornarsi su questo argomento man mano che saranno disponibili nuove informazioni.

 

Complimenti! Siete sopravvissuti al nostro articolo! Accogliamo commenti, critiche e consigli referenziati che prenderemo attentamente in considerazione!

 

Volendo inquadrare la questione nel tema più ampio del confronto tra veicoli a carburante e veicoli elettrici...scriveremo presto un articolo per riassumere gli studi sull'intero ciclo di vita dei veicoli a confronto.

[1] http://www.foeeurope.org/sites/default/files/publications/13_factsheet-lithium-gb.pdf

[2] http://pmr.umicore.com/en/batteries/

[3] https://www.li-cycle.com/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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