Batteria per auto elettriche: la chiave per una nuova mobilità

La batteria o il pacco batteria è uno degli elementi essenziali in qualsiasi auto elettrica. L’energia che muoverà la nostra macchina è immagazzinata in essa. Quando parliamo dei connettori di alimentazione per ricaricare l’auto elettrica, spieghiamo i termini base che definiscono l’utilizzo delle batterie. Qui lo riassumiamo indicando quali sono le sue principali qualità e come vengono determinati i suoi valori:

La batteria o il pacco batteria è uno degli elementi essenziali in qualsiasi auto elettrica

Potenza: misurata attraverso Kilowatt –kW– ed equivalente a 1000 watt. Nel caso di un’auto elettrica, è quella che indicherà il flusso con cui l’energia passa attraverso un cavo.

Efficienza: misurata in Chilowattora –kW / h–, sarebbe la capacità del serbatoio del carburante o, nel nostro caso, la quantità di energia che il container può immagazzinare. Sebbene non sia del tutto preciso, possiamo dire che un Kw corrisponde a un litro di benzina.

Consumo: Determinato in kilowatt / ora per 100 km –kW h / 100 km–, corrisponde alla quantità di energia che un’auto utilizza su una determinata distanza, in questo caso a 100 km.

Ciclo di vita: corrisponde al numero di ricariche complete che una batteria può sopportare prima che inizi a perdere efficacia. Attualmente questo dato è fissato a una media di 3000 ricariche complete, il che significa circa otto anni di vita o 160.000 km.

Densità energetica: è l’energia che è in grado di fornire per chilogrammo e che influenza direttamente sia il peso totale dell’auto che la sua autonomia. Più grande è la batteria, più peserà e maggiore sarà la distanza che possiamo percorrere con una singola carica.

Ad oggi, la posizione dei pacchi batteria è determinata dal telaio su cui sono costruiti:

Derivato da un’auto esistente: se si tratta di un’auto inizialmente sviluppata per utilizzare un motore a combustione interna, l’adattamento alla batteria sarà dato dagli “spazi utilizzabili” di cui dispone. Generalmente, parte del pavimento dell’auto viene utilizzata così come il fondo del bagagliaio o anche lo spazio tra i sedili posteriori e il cassone.

Il problema maggiore che riscontriamo in questo tipo di “adattamento” è solitamente che l’auto non è ottimizzata per sfruttare appieno le capacità del suo nuovo motore. Esempio: una SEAT Mii elettrica si basa su una normale auto “stradale” a cui viene rimosso il motore termico e ne viene aggiunto uno elettrico. La differenza, solo in peso, è già aumentata di 306 chili, passando da 929 a 1235 chili. A volte i componenti meccanici sono rinforzati ma in altri casi no. Inoltre, è la circostanza che i veicoli a trazione anteriore tendono ad avere perdite di trazione poiché le ruote non sono in grado di trasmettere tutta la coppia che hanno al suolo.

Piattaforma di nuova concezione: si tratta di una formula che viene via via implementata sempre di più e che è aiutata anche da sinergie e fusioni tra diversi produttori. Si tratta di realizzare piattaforme specifiche che contemplino sin dall’inizio la possibilità di equipaggiare una motorizzazione elettrica o che siano già espressamente realizzate. Qui distingueremo due tipi:

Modulare: è il caso, ad esempio, del gruppo PSA e dei suoi modelli urbani. La Peugeot e-208 o la Opel Corsa-e sono due modelli che sono stati sviluppati per poter montare meccaniche a combustione interna ma anche altre elettriche.

Attualmente in commercio possiamo trovare valori che vanno dai 100-150 chili per i modelli urbani con batterie da 6 a 12 kW a 550 chili per i più grandi e con maggiore autonomia, fino a 100 kW h. Ed è che il peso della batteria in un’auto elettrica è solitamente proporzionale alla sua capacità energetica. Tuttavia, non è decisivo e non deve essere un rapporto diretto con la densità di energia: fattori come il sistema di raffreddamento, i circuiti interni o l’imballaggio dei moduli batteria possono portare a differenze importanti tra modelli con la stessa capacità energetica, oppure molto simile.

Il peso della batteria nelle auto elettriche è un fattore determinante per i costruttori poiché, minore è il peso del set, maggiore è l’autonomia. Questo è un aspetto che, insieme all’aerodinamica, sono determinanti per realizzarli, e i brand lo sanno.

COSTO

Indubbiamente, oggi, il componente più costoso di un veicolo elettrico è la sua batteria ed è quella che rende più costoso il resto del prodotto. Tuttavia, questa tendenza sta gradualmente cambiando grazie, principalmente, agli enormi investimenti in R & S & I che i marchi svolgono e che consentono a questa componente di essere più piccola ed efficiente.

Secondo un rapporto dell’agenzia Bloomberg New Energy Finance –BNEF–, nel 2020 il prezzo delle batterie è sceso in media del 13% rispetto al periodo del 2019. E, nell’ultimo decennio, il costo di questo componente è passato dai 1.100 dollari per kW ai 137 dollari che sono stati segnati nel corso di quest’anno. Seguendo questa tendenza, tutte le stime suggeriscono che entro il 2023 la barriera dei 100 dollari potrebbe essere superata per la prima volta; anche se ciò che si cerca veramente è di arrivare a $ 94 entro il 2024.

Attualmente alcuni produttori cinesi si stanno avvicinando a questa cifra di $ 102-100 per le batterie per autobus in cui il peso non è un fattore così importante e può migliorare la redditività.

Nel corso del 2019 il costo registrato è stato di circa 156 dollari, circa 20 in meno rispetto allo stesso periodo del 2018; e se avessimo seguito il nostro viaggio indietro nel tempo vedremmo che, nel 2010, il costo non era inferiore a $ 1.160 per kWh.

Se gli studi sono sulla buona strada, si stima che entro il 2030, cioè in meno di 10 anni, il costo sarebbe di soli 62 dollari, il che significa che una batteria da 100 kWh che oggi costa 13.700 dollari, in poco più di nove anni saranno solo $ 6.200.

Sebbene la tecnologia si evolva rapidamente, il mercato delle batterie ha attualmente quasi una dozzina di tipi diversi a seconda della loro capacità e dei materiali di produzione:

Piombo-acido: sono quelli che utilizziamo per i sistemi ausiliari dell’auto, come le luci o il motore pulito. Sono con noi da molti anni e i loro vantaggi includono il basso costo. Al contrario, sono pesanti, offrono una ricarica lenta e il piombo è tossico.

Nichel-cadmio: è utilizzato principalmente nell’aviazione e nella mobilità militare grazie al suo alto costo di acquisto e alle sue buone prestazioni alle basse temperature. Il suo principale svantaggio è noto come effetto memoria che fa perdere capacità ad ogni carico.

Nichel-ferro o Ferronickel: sono praticamente in disuso a causa della loro bassa potenza ed efficienza.

Nichel-metallo idruro-idruro: simili al nichel-cadmio, hanno un effetto memoria inferiore e non inquinano molto l’ambiente. La cosa peggiore è che richiedono una manutenzione costante e si consumano facilmente in condizioni di alte temperature, correnti di scarica elevate o sovraccarichi. Il loro tempo di ricarica è lento e tendono a generare molto calore.

Ioni di Litio –LiCoO2–: Formati da elettrolita a sali di litio e da elettrodi di litio, cobalto e ossido, consentono un’elevata energia specifica, la soppressione del gas , zero manutenzione e facilità di riciclaggio. Hanno anche il doppio della densità energetica delle batterie al nichel-cadmio, occupando un terzo del volume. Tra i suoi difetti vi sono principalmente l’alto costo di fabbricazione, la sua fragilità, soprattutto in caso di surriscaldamento, e la sua difficoltà di conservazione. Attualmente sono i più utilizzati.

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