Trasporti
Ricostruzione del Motore vs. Sostituzione della Batteria – Una Scelta Sempre più Difficile
Iniziamo ad analizzare questo dibattito con qualcosa di più ampio in prospettiva e portata: ICE vs. EV. I motori a combustione interna sono noti per la loro guidabilità e durata. Solo negli Stati Uniti, oltre 250 milioni di veicoli stradali si affidano a questi motori.
Questi veicoli tradizionalmente utilizzavano benzina o diesel come carburante. Tuttavia, il progresso del tempo, della ricerca e dell’innovazione ha reso questi veicoli capaci di utilizzare una gamma di carburanti rinnovabili o alternativi, tra cui gas naturale, propano, biodiesel o etanolo. Le iniziative di ricerca e sviluppo hanno anche aiutato i veicoli a combustione interna a diventare significativamente migliori nelle loro emissioni.
Gli sforzi di R&D hanno aiutato i produttori a ridurre le emissioni di inquinanti critici dei motori a combustione interna, come gli ossidi di azoto e le particelle, di oltre il 99%. Le prestazioni dei motori a combustione interna sono aumentate nel tempo in termini di cavalli e tempo di accelerazione da 0 a 60 mph.
Mentre i motori a combustione interna continuano a migliorare i loro standard e le loro prestazioni, il mercato dei veicoli elettrici si sta espandendo. Un rapporto di Goldman Sachs prevede che le vendite di veicoli elettrici rappresenteranno il 50% delle vendite globali di auto nuove entro il 2035. Entro il 2040, la penetrazione dei veicoli elettrici sarà del 100% in Europa, dell’85% negli Stati Uniti, del 66% in Cina e del 62% a livello globale.
La transizione è evidente dal passaggio da ICE a EV. Tuttavia, secondo Nicholas Snowdon, responsabile dei metalli e co-responsabile del team commodities di Goldman Sachs Research, il successo della transizione dipenderà in modo significativo dal materiale di cui sono fatti.
“Penso che il modo migliore per inquadrarlo sia: Stiamo passando da un’auto ad alta intensità di carburante a un’auto ad alta intensità di metalli.”
– Snowdon
In questa transizione, un dilemma che richiede una risoluzione efficace è il dibattito tra Ricostruzione del Motore e Sostituzione della Batteria.
Per affrontarlo, dobbiamo considerare tre aspetti: come la manutenzione differisce tra EV e ICE nel breve periodo, cosa significhi la manutenzione nel lungo periodo per entrambe le categorie e, infine, come migliorare lo scenario affrontando gli svantaggi e le lacune ancora esistenti, soprattutto per la categoria EV che diventerà dominante nei prossimi anni.
EV vs. ICE: Manutenzione Quotidiana
I veicoli a motore a combustione interna richiedono un notevole grado di manutenzione quotidiana per la loro struttura complessa basata sul gruppo motopropulsore, che comprende motori, trasmissioni, sistemi di alimentazione e sistemi di scarico. Mantenere questi componenti in buona salute significa cambiare regolarmente l’olio, effettuare frequenti scarichi di fluidi e condurre ispezioni regolari del sistema di alimentazione.
I veicoli elettrici hanno componenti più semplici come motori elettrici, inverter e pacchi batteria. Questi componenti riducono notevolmente le esigenze di manutenzione. Inoltre, non necessitano di cambi d’olio frequenti né di lavori legati all’ispezione delle emissioni o allo scarico della trasmissione.
Il risultato di questa differenza tra le categorie si riflette in un costo di manutenzione quotidiano più basso rispetto ai corrispondenti ICE.
EV vs. ICE: Manutenzione a Lungo Termine
La manutenzione a lungo termine per i motori a combustione interna richiede un lavoro considerevole su freni e pastiglie dei freni. L’attrito continuo tra i rotori e le pastiglie dei freni causa l’usura delle pastiglie nel tempo.
I veicoli elettrici sono liberi da questa sfida perché utilizzano la frenata rigenerativa, che riduce la dipendenza dalla frenata tradizionale a frizione e, quindi, aiuta a mantenere le pastiglie dei freni in buone condizioni più a lungo, riducendo i costi di manutenzione e generando risparmi.
Ma ciò che rimane una sfida sia per gli EV sia per gli ICE è la manutenzione della batteria. Tuttavia, la gravità della sfida è ancora sbilanciata a favore degli EV.
Per gli ICE, il compito della batteria è aiutare l’avviamento del veicolo e garantire che tutti i sistemi funzionino. Il lavoro necessario da svolgere negli ICE per quanto riguarda la manutenzione della batteria comprende il controllo frequente delle connessioni della batteria, la pulizia dei terminali e la risoluzione dei problemi legati alla batteria non appena si presentano.
Per gli EV, le batterie sono la linfa vitale, e il problema sorge quando i pacchi batteria degli EV necessitano di sostituzione. Ciò comporta costi esorbitanti che rendono il veicolo inutilizzabile, poiché la sostituzione non è economicamente conveniente. Questo danneggia drasticamente l’argomento secondo cui gli EV sarebbero migliori per l’ambiente, poiché sono essenzialmente usa e getta.
Tuttavia, questa realtà sembra cambiare rapidamente poiché i costi di sostituzione delle batterie stanno diminuendo in modo significativo. Perché? È ciò che discuteremo nella sezione che affronta come migliorare lo scenario.
Migliorare lo Scenario della Batteria EV
Un rapporto di Goldman Sachs di ottobre 2024 indica un costante calo dei prezzi delle batterie per veicoli. La stima prevede che i prezzi scenderanno di quasi il 50% entro il 2026.
Se osserviamo la tendenza, il rapporto afferma che i prezzi medi globali delle batterie sono diminuiti da 153 $ per kilowattora (kWh) nel 2022 a 149 $ nel 2023. Secondo la ricerca di Goldman Sachs, i prezzi scenderanno a 111 $ entro la fine di quest’anno. Entro il 2026, potrebbero aggirarsi intorno agli 80 $/kWh, quasi un calo del 50% rispetto ai livelli del 2023.
Ciò significherebbe che i veicoli elettrici a batteria raggiungerebbero la parità di costo di proprietà con le auto a benzina negli Stati Uniti, senza sussidi. Se andiamo oltre, i prezzi continueranno a scendere.
Il rapporto di ottobre 2024 di Goldman Sachs prevede un prezzo stimato del pacco nel 2030 di 64 $/kWh. Tuttavia, altre stime vanno anche al di sotto di questo valore. Per esempio, per il 2030, RMI stima un prezzo della cella compreso tra 32 $ e 54 $/kWh.
Da queste proiezioni, la domanda che dovrebbe sorgere nella mente di ogni lettore è: quali sono i fattori che hanno portato a tale calo dei prezzi delle batterie per EV? Nei segmenti seguenti, discuteremo questi fattori, i più decisivi di tutti.
Tecnologia di Batteria Innovativa e Superiore
Nikhil Bhandari, co-responsabile della ricerca sulle risorse naturali e l’energia pulita dell’Asia-Pacifico di Goldman Sachs Research, è stato interrogato sul motivo per cui i prezzi delle batterie EV stanno scendendo più rapidamente del previsto. Bhandari ha iniziato sottolineando le innovazioni tecnologiche che stanno avvenendo nella struttura delle batterie. Man mano che le celle diventavano più grandi e gli sviluppatori di batterie eliminavano molti moduli interni passando direttamente da cella a pacco, la struttura della batteria si è semplificata, i costi sono stati ridotti e l’energia della batteria è aumentata simultaneamente.
I tecnologi stanno anche lavorando allo sviluppo di un processo semplificato per il riciclo delle batterie EV. Il World Economic Forum prevede circa 600.000 tonnellate metriche di rifiuti di batterie Li‑ion provenienti da EV entro il 2025 e fino a 11 milioni di tonnellate metriche a livello globale entro il 2030.
Tradizionalmente, il riciclo delle batterie EV viene effettuato per componenti. Il valore di una batteria EV riciclata è determinato dal valore dei singoli componenti. E questi riciclatori impiegano tre principali processi di riciclo: idrometallurgico, pirometallurgico e diretto.
Tuttavia, stanno emergendo nuove tecnologie. I ricercatori stanno sviluppando una tecnologia per dissolvere i leganti. Le batterie di Tesla, ad esempio, sono dotate di un cemento poliuretano quasi indistruttibile che le tiene insieme.
Dissolverle richiede solventi altamente tossici. Alcuni di questi solventi sono così tossici che l’UE li ha severamente limitati, e gli Stati Uniti stanno valutando un divieto simile. Tuttavia, per semplificare questo processo e rendere più comodo il riciclo di tali batterie, i ricercatori stanno sollecitando i produttori a progettare i loro prodotti pensando al riciclo fin dalla fase di progettazione.
Curiosamente, il produttore cinese BYD ha ideato una batteria che non richiede affatto leganti. La Blade Battery di BYD funziona come un pacco batteria al litio ferro fosfato che elimina il componente modulo, immagazzinando direttamente le celle piatte al suo interno. Le celle possono essere rimosse facilmente a mano, senza lottare con fili e colle.
Esistono piattaforme innovative che sono state create per rendere il processo di riciclo delle batterie EV privo di intoppi. Ad esempio, piattaforme come Call2Recycle mettono in contatto i proprietari di EV con i riciclatori.
Secondo Leo Raudys, CEO di Call2Recycle:
“L’educazione e l’accessibilità sono due degli strumenti più efficaci per garantire la sicurezza, soprattutto man mano che le batterie aumentano di dimensioni fisiche.”
Mentre la tecnologia aiuta in vari modi a rendere la tecnologia delle batterie più efficiente, la gestione dei materiali delle batterie EV sta diventando più efficiente ogni giorno.
Gestione Migliorata dei Materiali per le Batterie EV
I principali tipi di batteria sono a base di litio. Mentre una categoria sfrutta la chimica del nichel, rappresentando quasi il 60% del mercato per i diversi tipi di batterie al nichel, l’altro tipo principale, il litio ferro fosfato, è a base di ferro. Questa seconda categoria occupa circa il 35‑40% del mercato, lasciando una piccola quota di ioni di sodio.
I materiali necessari per queste batterie stanno diventando sempre più disponibili. Per esempio, nel 2021 c’era un deficit di cobalto di 8.000 mt, secondo la ricerca di S&P Global Commodity Insights. Quando le compagnie minerarie hanno iniziato ad aumentare la produzione per soddisfare la domanda del settore dei veicoli elettrici, il mercato del cobalto ha registrato un surplus di 3.000 mt nel 2022.
Il risultato è stato un calo dei prezzi del cobalto, con una significativa riduzione dei costi di produzione delle batterie EV. Tra aprile 2022 e dicembre 2023, il prezzo del cobalto è sceso da oltre 82.000 $ a meno di 33.500 $ per tonnellata metrica.
L’offerta globale totale di litio dovrebbe aumentare notevolmente. L’offerta globale totale di litio ammontava a più di 634.000 tonnellate metriche nel 2022. Entro il 2030, è previsto che l’offerta mondiale di litio aumenterà a oltre 2,14 milioni di tonnellate metriche.
Un aumento dell’offerta di materie prime cruciali per la produzione di batterie EV ad alte prestazioni porterà sicuramente a ridurre il costo di produzione delle batterie.
Oltre ai ricercatori e ai tecnologi che operano nelle università, ci sono aziende private di produzione EV che stanno investendo massicciamente in innovazioni per le batterie. E una società che lo sta facendo in modo pionieristico è Tesla (TSLA ).
1. Tesla (TSLA )
La Model 3 di Tesla afferma di avere uno dei sistemi di batteria più sofisticati al mondo. La batteria della Model 3 è tale che, quando non viene guidata, la batteria si scarica molto lentamente per alimentare l’elettronica di bordo. La batteria può scaricarsi a un tasso di circa 1 % al giorno, sebbene il tasso di scarica possa variare a seconda di fattori ambientali (come il freddo), della configurazione del veicolo e delle impostazioni selezionate sul touchscreen.
Tesla ha introdotto una funzione di risparmio energetico nelle sue auto che riduce la quantità di energia consumata dai display quando la Model 3 non è in uso. Nei veicoli più recenti, questa funzione è automatizzata per fornire un livello ottimale di risparmio energetico. Tuttavia, nei veicoli più vecchi, l’utente può controllare la quantità di energia consumata dai display toccandoli.
Secondo le recensioni disponibili del pacco batteria della Model 3, i veicoli Tesla sono equipaggiati con un pacco batteria efficiente che massimizza autonomia e durata. Ha una capacità di cella di quasi 57,5 kWh, offrendo un’autonomia stimata EPA di 263 miglia per carica. La batteria a lungo raggio della Model 3 ha una capacità di circa 75 kWh, garantendo un’impressionante autonomia stimata EPA fino a 353 miglia con una singola carica.
Secondo le notizie pubblicate all’inizio di ottobre, Tesla prevede di introdurre quattro nuovi tipi di batterie 4680 nel 2026. Queste quattro nuove batterie hanno i seguenti nomi in codice: NC05, NC20, NC30 e NC50.
La cella batteria NC05 sarà la cella più facile da produrre, alimenterà il Cybercab e probabilmente anche il modello a basso costo da 25.000 $. NC20 alimenterà la gamma di SUV di Tesla e il Cyber Truck. Questa sarà una cella di formato più grande che aiuterà a muovere veicoli più grandi e più pesanti.
Secondo le fonti, le NC30 e NC50 saranno le due celle drasticamente diverse. Non utilizzeranno i materiali standard delle celle finora impiegati. Si prevede che l’azienda introdurrà celle che utilizzano il silicio‑carbonio negli anodi. Il silicio‑carbonio, o SiC, può contenere e spostare gli elettroni più rapidamente rispetto ai materiali anodici tradizionali.
Gli esperti del settore credono che la NC30 sarà usata nel Cybertruck e nella gamma di SUV di Tesla, mentre la NC50 si concentrerà maggiormente sulle prestazioni e offrirà una cella di dimensioni più ridotte. Queste batterie alimenteranno la Tesla Roadster e altri modelli ad alte prestazioni come la Plaid, la Performance e la Beast.
(TSLA )
Secondo il ultimo rapporto finanziario disponibile per il Q3 2024, la società ha registrato ricavi automobilistici totali superiori a 20 miliardi di dollari. È stato un leggero aumento rispetto ai 19,878 miliardi di dollari del trimestre precedente e un notevole incremento rispetto ai 17,3 miliardi di dollari del primo trimestre.
Il Futuro dell’Automotive: Durata Conveniente
La transizione da ICE a EV è in corso. Il segmento EV continuerà a innovare per migliorare i propri standard di batteria, rendendo le batterie più convenienti e facili da sostituire e riciclare. Tuttavia, i cambiamenti non avverranno da un giorno all’altro. Il dilemma della batteria richiederà del tempo per arrivare a una soluzione ottimizzata.
Secondo David Leah, Senior Analyst del team Powertrain di GlobalData:
“Non accadrà da un giorno all’altro, e rimangono diversi rischi che potrebbero rallentare la transizione. Detto ciò, considerando le tendenze esterne e del settore, lo spostamento verso veicoli a zero emissioni sembra inevitabile.”
Secondo Jordan Roberts, analista delle materie prime per batterie presso Fastmarkets, il sondaggio Go Zero Charge, condotto su 1.200 adulti nel Regno Unito, ha rilevato che più del 93 % degli adulti britannici non tornerebbe a guidare un veicolo ICE. Secondo Roberts, questo indica un punto di inflessione nel nostro percorso da ICE a EV. Con le sue parole:
“Abbiamo raggiunto un punto di svolta nel passaggio dai combustibili ai veicoli elettrici.”
Secondo John Ellmore, Editor di Electric Car Guide:
“Le batterie allo stato solido rappresentano la prossima frontiera nella tecnologia delle batterie, offrendo numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali batterie al litio‑ion. Con densità energetiche più elevate, promettono autonomie più lunghe, affrontando una delle principali preoccupazioni dei consumatori sugli EV – l’ansia da autonomia.”
Toyota è una delle aziende che ha compiuto miglioramenti significativi in questa frontiera. L’azienda ha recentemente annunciato una nuova fabbrica di veicoli elettrici a batteria che inizierà la produzione di nuovi modelli nel 2026. Questi modelli utilizzeranno le batterie al litio‑ion a stato solido di Toyota, che hanno un elettrolita solido per consentire un movimento più rapido degli ioni, supportando la ricarica e la scarica rapida.
In sintesi, il futuro prospererà grazie all’innovazione e a nuove tecnologie che consentiranno una progressione super fluida nel dominio dei veicoli elettrici, rendendoli più comodi, facili da mantenere e convenienti.
