Uno dei temi maggiormente affrontati in merito all’auto elettrica è: “da dove arriva l’energia per ricaricare le batterie? le auto elettriche non sono pulite se l’energia non è prodotta da rinnovabile”
Il tutto assieme al tema relativo alle batterie, allo smaltimento ed alle emissioni.

L’articolo è in continuo sviluppo, grazie a nuovi contributi che andremo via via ad aggiungere.

In questo spazio cercheremo di affrontare i temi da un punto di vista tecnico ma senza annoiarvi con l’ingegneria, la chimica e la fisica: per approfondire infatti troverete dei link validi e verificati, documenti e materiale interessanti da consultare, affinché possiate prendere questo articolo come punto di riferimento futuro, ma anche come traccia per arricchire la vostra cultura sui veicoli elettrici.

Ho riassunto il senso di questo articolo in quattro punti fondamentali, che riprendono da soli il tema globale legato alla trazione a zero emissioni:

  1. EFFICIENZA GLOBALE
  2. EMISSIONI LOCALI
  3. EMISSIONI DELOCALIZZATE
  4. TREND ENERGETICO

1: EFFICIENZA GLOBALE

Quando si analizza un prodotto si effettua una analisi molto complessa chiamata “dalla culla alla tomba“: un termine forte ma che rende l’idea riguardo al fatto che i prodotti sono un insieme di materiali ma anche di energie utilizzate per produrre gli stessi materiali, per il loro trasporto, per l’assemblaggio ed infine per il trattamento fine vita, che sia esso di recupero o smaltimento.

E’ così per i telefonini, per gli elettrodomestici ed anche ma sopratutto per i veicoli: nella loro progettazione è obbligatorio fare in modo che oltre il 90% dei materiali sia riciclabile e che la filiera sopraddetta sia tracciabile.
In questo ambito il veicolo elettrico è vincente poiché i materiali sono facilmente reperibili, sono robusti e durevoli nel tempo e gran parte di essi sono coinvolti – prima che nello smaltimento – nel recupero e nel riuso: ma sopratutto, i componenti sono pochi e robusti: lo vediamo mettendo a confronto i componenti di una BMW S63 con quelli di una Tesla Model S prima generazione:

Henry Ford infatti sovente diceva “quello che non c’è, non si rompe”.
Questo fa si che l’efficienza globale sia a livelli molto elevati, impossibili da raggiungere per un veicolo tradizionale, fosse anche per la sola manutenzione e per lo smaltimento – o per il recupero – finale.

La batteria
Spesso è poi la batteria oggetto di discussione in tema produzione e smaltimento: bene è importante tenere in considerazione che una moderna batteria al litio è progettata per una percorrenza media intorno al milione di chilometri, ed il suo invecchiamento si misura in perdita di capacità e non di prestazioni.
Cosa significa?
Significa che se un veicolo nuovo poteva percorrere 500km, verso fine vita magari ne percorre 400, 350.
Ma dal momento che le aree di ricarica stanno crescendo in modo esponenziale, sopratutto ad alta potenza, l’autonomia non sarà un grandissimo problema.
La batteria inoltre diventa prodotto secondario a fine vita, ovvero un sistema di storage che servirà ad accumulare energia: qui di seguito l’esempio più lampante: Nissan che ha contribuito con le batterie a fine vita delle Nissan Leafa rendere autonoma l’Amsterdam Arena

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L’area batterie Nissan EATON all’interno dell’Amsterdam Arena è composta dai pacchi batterie usati di 280 Nissan Leaf

 

Dal momento che le batterie sono composte di celle ed effettuano un accumulo elettrochimico, è importante ascoltare i progettisti.
Qui il TEDX di Jeff Dan di Tesla, esperto ed inventore di centinaia di soluzioni elettrochimiche per le batterie al Litio. Importante ascoltare un esperto che ha lavorato alla maggior parte delle batterie al litio in circolazione, perché in questo TEDX fa il punto sulla durata di vita delle moderne batterie.

Ma dopo aver “spremuto” a fondo una batteria, prima sull’auto (o camion) e poi per l’accumulo domestico ed industriale, cosa ce ne facciamo? la stessa cosa che si fa con le batterie dei computer portatili, dei cellulari, degli aspirapolvere… viene avviata al riciclaggio: Cobalto e Litio sono i due metalli principalmente recuperati, ma nella realtà un costruttore come Tesla assieme a Panasonic sta gradualmente e velocemente abbandonando il Cobalto (Panasonic ne ha diminuito l’uso di ben il 60% in sei anni, -10% annuo), in quanto raro ed estratto in situazioni geopolitiche delicatissime.

  • La novità del veicolo elettrico non deve abbagliare rispetto al fatto che l’uso delle batterie al litio è massivo ed esiste da anni, dunque la filiera del riuso, riciclo e smaltimento è ben rodata.

Per questo motivo il processo industriale è avviato da anni. Il problema non consiste in come riciclare batterie di alta qualità ( ad esempio la partnership tra Tesla con Panasonic sfociata nella GigaFactory), quanto nel conoscere la ricetta alla base delle batterie di bassa qualità, bassa durata e provenienza difficilmente tracciabile (ad esempio le batterie dei powerbank di bassa qualità che si trovano nelle bancarelle per strada): l’industriale non apprezza queste celle poiché spesso i materiali all’interno sono in quantità minima e di bassissima qualità.

Abbiamo visto dunque che la batteria al litio è un elemento ampiamente diffuso, tecnicamente conosciuto e di facile riutilizzo-riciclaggio.

Il motore

Il motore elettrico è una macchina semplice. Lo abbiamo visto nell’esempio di comparazione tra i componenti di una macchina simile alla Tesla Model S e lo possiamo vedere in questo bellissimo filmato di Learn Engineering:

A livello industriale, un motore elettrico ben ingegnerizzato può vivere anche oltre cento anni senza manutenzione e dunque con costi di gestione irrisori. Verrà infatti da pensare che esistono migliaia di vetture “storiche”, ma considerate i costi che i loro proprietari devono affrontare negli anni per mantenerle – appunto – efficienti.

La premessa relativa all’efficienza globale del veicolo elettrico ci porta dunque al tema delle

1: EMISSIONI LOCALI

Il tema delle emissioni locali è molto complesso: esso si basa sulla fisica, sulla chimica, sulla biologia.
Ridurlo in termini semplici è semplicemente sbagliato. Il nostro corpo si confronta tutti i giorni con migliaia di sostanza ed interagisce con esse, a volte in maniera positiva, ma nella stragrande maggioranza delle volte attivando difese contro allergeni, metalli, ossidi ed in generale, veleni.
Le difese spesso funzionano, a volte no. Anche in questo caso il corpo reagisce in maniera differente: ammalandosi, accumulando le sostanze dannose, mutando geneticamente.
Ecco perché dobbiamo limitare al massimo l’esposizione a sostanze conosciute e sconosciute sopratutto quando abbiamo i mezzi per farlo.
Una lettura importante è la posizione sulle emissioni locali dal punto di vista dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) ma anche dell’Unicef , infatti:

I bambini respirano due volte più velocemente degli adulti e assorbono più aria rispetto al loro peso corporeo. Le loro vie respiratorie sono più permeabili e quindi più vulnerabili. Il loro sistema immunitario è più debole. Il loro cervello si sta ancora sviluppando.

i più piccoli sono i soggetti più esposti sia alle emissioni in generale, sia in particolare alle emissioni del particolato ultrafine (esempio il Diesel, chiamato “baby killer” ), sia per ossidi ed altri veleni direttamente associabili alla combustione.
Questa sezione potrebbe chiudere qui, ma altri importanti dati arricchiscono la nostra conoscenza del tema.

Il tema etico ed economico delle emissioni è delicatissimo e sfocia ovviamente nella psicologia: di fronte a qualcosa per cui pensiamo di poter far poco, preferiamo “non sentire” o “non conoscere” il tema, ed è giusto che sia così. E’ lo stesso principio per cui ritengo che temi così specifici debbano essere affrontati “from the top down”, ovvero sono i ricercatori, assieme alla politica, a decidere e far applicare le strategie di contenimento dell’inquinamento, in quanto esso è in grado di incidere a livello economico e politico sul paese, inoltre è responsabilità della politica la salute pubblica.

E’ vero che le emissioni da ridurre non sono solo quelle del traffico ma è altrettanto vero che i singoli veicoli sono ben più difficili da controllare e regolamentare rispetto ad un complesso industriale

Una marmitta, un vecchio motore diesel, la vecchia auto del vicino, sono emettitori di veleni mobili ben difficili da controllare, in grado di emettere sostanze in diverse parti della città in diversi momenti, a temperature elevate (dunque fumi aerei facili da diffondere) creando mix pericolosi e difficili da localizzare.
Inoltre, lo spazio fisico a bordo di un veicolo è ampiamente limitato per il trattamento dei fumi, cosa che invece riesce più facile nei complessi sistemi di ciminiera di una industria, dove il prelievo ed il controllo dei fumi ha una regolarità centinaia di volte più alta (ed effettuata da laboratori e non da officine) rispetto al famoso “controllo dei fumi” al quale i veicoli si sottopongono.

Inoltre consideriamo un tema ricorrente in materia di energie rinnovabili: il rendimento economico.
Una centrale elettrica deve produrre per poter ripagare l’investimento effettuato dall’azienda che ne ha commissionato la costruzione e deve rendere essere dunque efficiente sfruttando al massimo il carburante  inteso in senso lato con la quale la si alimenta, sia esso lo sporco carbone o la forza del vento.

qui un documento dell’osservatorio centrali a carbone. Per questo motivo, nessuna azienda terrebbe in considerazione o accesa una centrale con un rendimento globale inferiore al 40% . Sapete il più moderno motore diesel che rendimento globale è in grado di raggiungere? nel migliore dei casi e nelle condizioni di guida ideali (dunque con guida moderata…) il 25% a motore nuovo (ricordate l’esempio di calo autonomia delle batterie e calo di prestazioni nel motore a scoppio? bene il calo  di prestazioni significa diminuzione dell’efficienza). Per approfondire il tema del motore a scoppio, ecco un documento: motori a combustione interna

1: EMISSIONI DELOCALIZZATE

Le ciminiere delle centrali elettriche che generano l’energia anche per i veicoli elettrici hanno grandi sistemi di abbattimento degli inquinanti (esempio: abbattitori elettrostatici) impossibili da montare a bordo di un veicolo a combustione. I sistemi di filtraggio arrivano da decine di anni di ricerca e sviluppo in settori economici importanti e che lo richiedono, come la produzione di metalli e cemento: il rendimento ed il rispetto dei canoni di inquinamento (pena multe), significano risparmio economico per l’impresa, che si traduce in gestione efficiente dei propri impianti.

Le centrali elettriche sono ben più controllate dei motori e delle marmitte dei veicoli. Inoltre le centrali elettriche sono poste lontane dai centri abitati, mentre gli scarichi dei veicoli a combustione sono posti ad altezza bambino e percorrono i centri urbani.
Abbiamo preso in considerazione la generazione elettrica dal peggior combustibile, il carbone: rendimento ed inquinamento di moderne centrali a turbogas presenta dati globali eccellenti anche se il grande sviluppo delle centrali a carbone in giro per il mondo ha alzato il rendimento delle stesse, permettendo inoltre di catturare e stoccare  la CO2 con innovativi sistemi CCS.

Sfatiamo un mito: l’Italia è la nazione europea con meno centrali a carbone in europa per questo motivo da noi l’energia è più costosa, ma al tempo stesso più pulita.
Inoltra abbiamo una eccellente produzione di energia rinnovabile.

Il vantaggio delle centrali elettriche non finisce qui: il trasporto dell’energia avviene in alta tensione tramite una fitta rete di distribuzione ed avviene alla velocità della luce, in modo sicuro ed efficiente, con basse perdite di rete.
Il trasporto altresì dei carburanti, richiede molti passaggi e si conclude con il trasporto su gomma, le cui conseguenze in tema di sicurezza ed impatto ambientale, sono chiare a tutti. Inoltre, l’efficienza diminuisce all’aumentare dei passaggi. Il documento di Enea traccia un quadro interessante della rete elettrica italiana: interessante osservare che Enea tratta anche il tema delle migrazione come conseguenza dei cambiamenti climatici

Decarbonizzazione dell’economia Italiana: ENEA – articolo e ricerca ed analisi

La rivista trimestrale di ENEA tratta ancora di decarbonizzazione

Ma dove caricheremo così tanti veicoli? In Italia lo faremo a casa, per strada, nelle stazioni di servizio e a destinazione (alberghi, ristoranti, locali, parcheggi.., vedi rapporto RSE.) questo grazie a quanto detto sopra, ovvero che la rete elettrica è ampia e diffusa ed i punti di ricarica – specialmente quelli di destinazione –  dunque a bassa potenza perché la permanenza del veicolo è lunga (da 3 a 8-10 ore) sono semplici da realizzare: in questo settore la concorrenza è oggi già enorme, al di la degli investimenti fatti dal più grande operatore nazionale – enel – tramite EnelX.
In autostrada, presso i centri commerciali e vicino agli svincoli.
A quale prezzo? abbiamo un documento che lo riassume bene.

 

Daniele Invernizzi

per Tesla Owners Italia ed eV-Now!

Credits, Downloads e link

 

Daniele Invernizzi 
Ultimo Aggiornamento: Mercoledi 8 Agosto 2018

 

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