Componenti e materiali

Tra le strategie messe in atto dall’UE per assicurarsi una leadership nei settori chiave della transizione verso una mobilità a emissioni zero vi è la volontà di sostenere lo sviluppo industriale, combinando competenze europee all’avanguardia, forza finanziaria e un approccio intersettoriale per sviluppare una capacità produttiva competitiva e sostenibile e per assicurare la disponibilità di minerali strategici. Si spiega così il finanziamento di numerosi progetti di ricerca attraverso la fondazione di associazioni come la European Battery Alliance, che riunisce più di 120 stakeholder rappresentativi dell’intera supply chain nel settore delle batterie con l’obbiettivo di creare un’alleanza e conquistare una quota significativa del mercato globale.

Per una sola batteria da 60kWh agli ioni di litio sono necessari circa 6 kg di litio, 8 kg di cobalto, 29 Kg di nichel oltre a rame, alluminio, ferro, manganese, grafite. Se si pensa che da qui al 2030 il numero di batterie per veicoli elettrici crescerà di almeno 6 volte, allora si può comprendere la portata della sfida della carenza di materie prime in Europa.

Il ciclo di vita di una batteria in un’ottica di economia circolare
Per rendere davvero sostenibile la moblità occorre chiudere il cerchio delle materie prime ed entrare in un’ottica di economia circolare (Credits: Automotive News Europe)

Affinché il settore dei veicoli elettrici e delle batterie sia sostenibile e sempre meno dipendente da forniture estere, è necessario recuperare le materie prime dal processo di produzione delle stesse, nel modo più sostenibile possibile. In questa direzione si stanno muovendo sempre più aziende, tra tutte segnaliamo due casi significativi entrambi provenienti dal Nord Europa.

In primis, Fortum, azienda leader in Europa nel settore dell’energia e precursore nella tecnologia di riciclo delle batterie, aprirà nel corso del 2023 un nuovo impianto di riciclo in Finlandia basato su una nuova tecnologia di idrometallurgia a basse emissioni di carbonio e contemporaneamente sta spingendo sull’espansione in Germania con l’obiettivo di soddisfare la crescente domanda di materie prime per batterie da parte dell’industria automobilistica europea.

In secondo luogo, Hydrovolt, joint venture tra la società norvegese di energia e alluminio Hydro e il produttore svedese di batterie Northvolt, che a maggio 2022 ha avviato le operazioni commerciali di riciclo presso l’impianto di Fredrikstad (Norvegia) con una capacità di trattamento di 12.000 tonnellate di pacchi batteria all’anno, ovvero circa 25.000 batterie EV, un quantitativo sufficiente per coprire l’intero mercato delle batterie a fine vita in Norvegia. Hydrovolt sostiene di poter recuperare il 95% dei materiali utilizzati in una batteria EV, tra cui plastica, rame, alluminio e la “massa nera”, una polvere contenente i vari elementi presenti nelle batterie agli ioni di litio: nichel, manganese, cobalto e litio. Le aziende coinvolte nella joint venture beneficeranno entrambe dei flussi di materiali risultanti. Hydro avrà accesso all’alluminio riciclato e Northvolt riuserà gli altri materiali che possono essere estratti dalla massa nera e riutilizzati nella produzione di nuove batterie.

Componenti e materiali - Ultima modifica: 2023-02-03T09:30:00+01:00 da Repower

Batterie:
il riciclo e i gruppi minerari

Il riciclo dei minerali presenti nelle batterie inizia ad interessare anche gli stessi grupi che si occupano di estrazione mineraria.
Il gruppo minerario Eramet costruirà a Dunkerque (Francia) il suo primo impianto europeo di riciclo di batterie per autoveicoli, chiamato ReLieVe (Recycling of Li-ion batteries for Electric Vehicles). ReLieVe sta sviluppando una versione su larga scala di un innovativo processo “a ciclo chiuso” per il riciclo delle batterie agli ioni di litio. Questo processo ricicla i metalli mantenendo le loro qualità fisiche e chimiche, in modo da poterli riutilizzare nella progettazione di un nuovo catodo per batterie agli ioni di litio. Questo sito, che dovrebbe essere pienamente operativo entro il 2025, sarà in grado di assorbire 50.000 tonnellate di moduli all’anno, l’equivalente di circa 200.000 batterie per auto elettriche ogni anno. Il progetto ReLieVe beneficerà di una sovvenzione di 70 milioni di euro da parte del Fondo europeo per l’innovazione, destinata a sostenere la diffusione di tecnologie verdi innovative a basse emissioni di carbonio.

Ricerca & SVILUPPO
Una seconda vita per le batterie

Fluxlicon è un progetto dell’Università RWTH di Aquisgrana dedicato allo sviluppo di un sistema di accumulo di energia modulare e flessibile costituito da “batterie di seconda vita”. Il progetto sta sperimentando un sistema di accumulo basato su batterie usate, non più adatte a essere inserite nei veicoli elettrici, ma con una capacità residua che le rende ancora utilizzabili come sistemi stazionari di accumulo. Fluxlicon sta testando la sua tecnologia all’interno di un container adatto a qualsiasi applicazione in cui sia necessario immagazzinare e/o fornire elettricità (~ 1 MWh). La sua architettura offre un’interfaccia di rete per l’integrazione di impianti fotovoltaici o minieolici e la possibilità di installare una “ricarica rapida” per i veicoli elettrici.

Approfondisci

European Battery Alliance

Building a European battery industry

UN SOFTWARE per le batterie
Misurare il degrado delle batterie elettriche


Repower ha sviluppato un software per rispondere alle preoccupazioni di molti e-driver.
Insieme a REVOLT, spin-off del Politecnico delle Marche, Repower ha realizzato un simulatore di degrado delle prestazioni delle batterie elettriche per provare a rispondere a uno dei principali dubbi del driver elettrico: la mia auto elettrica manterrà la stessa autonomia anche dopo alcuni anni di utilizzo? I dati confermano come con il passare del tempo una batteria si scarichi più velocemente, in particolar modo il software sviluppato è stato in grado di calcolare quanta energia, dopo un certo lasso di tempo, la batteria riesca ancora a caricare e scaricare, una proprietà chiamata “capacità energetica”. Il motore di calcolo del software, basandosi su modelli matematici complessi, ha determinato come tre siano i fattori determinanti per stabilire l’efficienza di questa capacità energetica:

  1. la temperatura dell’ambiente in cui la batteria lavora
  2. l’intensità di ricarica
  3. l’intensità di utilizzo del veicolo.

Semplificando l’analisi, si può dire che tanto più sarà alta l’intensità della ricarica e dell’uso dell’auto e tanto più una batteria si degraderà velocemente, avvicinandosi al fine vita.
In collaborazione con FLEETMATICA, azienda innovativa incubata da TIM Company, Repower ha potuto testare il software andando a studiare il comportamento delle batterie di un veicolo elettrico, nello specifico una Peugeot e208. Grazie ad una scatola nera inserita nell’auto è stato possibile alimentare il simulatore con dati reali tratti dal campo come il chilometraggio sostenuto, la temperatura dell’ambiente circostante, i dati di consumo energetico medio durante l’uso, il numero di ricariche, i viaggi effettuati e infine l’energia elettrica mediamente immagazzinata dalla batteria.
Si può concludere come l’uso del veicolo sopra dettagliato non abbia causato un impatto significativo sul degrado del pacco batteria.
Questo risultato è riportabile alla temperatura relativamente mite, alla predilezione di ricariche in corrente alternata a basso impegno di potenza e a una tipologia di guida ponderata. Siamo quindi di fronte alle best practice utili a far durare più a lungo le celle delle batterie di auto elettriche.

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