Guillaume Singelin (France, 1987 – Dessinateur) – Mines de lithium

 

La falsa soluzione anti-inquinamento dei veicoli elettrici

(Dall’Incontro a tema di “Nel futuro” dell’11 novembre 2021)

di Achille De Tommaso

 

Cari amici, seguendo una richiesta di Pietro Bordoli, vi propongo questo mio scritto che racchiude ciò che ho sottoposto alla vostra pazienza di ascoltatori, nel mio intervento dell’11 novembre scorso. In esso c’è la base più o meno completa del mio intervento, che era richiesto essere di 10 minuti; espande quindi i concetti generali, li approfondisce, e cerca di dare ulteriori spunti di riflessione. Ringraziandovi ancora per la vostra pazienza, mi complimento ancora con Pietro, per il successo della sua bella iniziativa.

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L’utilizzo di veicoli elettrici dovrebbe avere l’obbiettivo di diminuire l’inquinamento globale, abbattere l’impronta di carbonio, e, di conseguenza, far sì che il gas serra non provochi pericoli per il clima del globo.

Come vedremo, questi assunti hanno dei risvolti poco sottolineati, e che sono in contrasto con l’obbiettivo suddetto.

Iniziamo dicendo che le batterie dei veicoli elettrici sono il componente fondamentale verso l’evoluzione delle auto verso l’elettrico. E gli ioni di litio sono oggi la componente fondamentale di queste batterie.

Quanto litio occorre?

Tanto. La batteria di una Tesla Model S contiene circa 12 chilogrammi di litio. E ci sono progetti per lo stoccaggio di energia in batterie poste nelle centrali elettriche che ne richiederanno enormemente di più

Domanda in crescita

La domanda di litio aumenta in modo esponenziale; l'industria degli ioni di litio dovrebbe crescere da 100 gigawattora (GWh) di produzione annuale nel 2017 a quasi 800 GWh nel 2027.

il governo cinese ha annunciato una grande spinta verso i veicoli elettrici

E quindi abbiamo un problema: mentre il mondo si sforza di sostituire i combustibili fossili con energia pulita, l'impatto ambientale derivante dalla ricerca di tutto il litio  potrebbe vanificare molti di questi sforzi: 

VEDIAMO PERCHÉ.

1. USO INEFFICIENTE DI RISORSE IDRICHE LIMITATE. In Sud America, il problema più grande è l'acqua. Il “triangolo del litio” del continente, che copre parti dell'Argentina, della Bolivia e del Cile, detiene più della metà del fabbisogno mondiale di metallo sotto le sue saline sotterranee. È anche uno dei luoghi più aridi della terra. Questo è un vero problema, perché per estrarre il litio, i minatori iniziano perforando un foro nelle saline e pompandovi acqua, per ottenere il rigetto in superfice di salamoie saline ricche di minerali.
2. IL POTENZIALE INQUINAMENTO; dato dal rischio che le sostanze chimiche tossiche fuoriescano dai bacini di evaporazione e invadano la riserva idrica. In Australia e Nord America, il litio viene estratto dalle rocce utilizzando metodi più tradizionali, ma la ricerca in Nevada ha rilevato impatti sui pesci fino a 250 km a valle. Secondo un rapporto di Friends of the Earth, l'estrazione del litio danneggia inevitabilmente il suolo e causa la contaminazione dell'aria.  l'estrazione di litio sta lasciando il paesaggio devastato da montagne di sale scartato e canali riempiti con acqua contaminata
3. MA IL LITIO POTREBBE NON ESSERE L'INGREDIENTE PIÙ PROBLEMATICO Altri due ingredienti chiave, il cobalto e il nichel, sono più pericolosi Il cobalto si trova in grandi quantità in tutta la Repubblica Democratica del Congo e nell'Africa Centrale, e difficilmente altrove. Il loro prezzo è quadruplicato negli ultimi due anni. Il Congo ospita" miniere artigianali ", dove il cobalto viene estratto dal terreno a mano, spesso usando lavoro minorile, senza equipaggiamento protettivo.

SOLUZIONI:

1. SVILUPPARE NUOVE BATTERIE

è necessario sviluppare nuove tecnologie per le batterie, che utilizzino materiali più comuni ed ecocompatibili.  Ma le nuove batterie, come pare, vengono ad essere meno energetiche e più costose del litio, e potrebbero finire per avere un effetto negativo sull'ambiente comunque.  Ad esempio, un dispositivo meno durevole, ma più sostenibile, potrebbe comportare un'impronta di carbonio più ampia a causa della necessità di più ampi fattori di progettazione, trasporto e l'imballaggio.

2. RICICLARE IL LITIO?

Invece di continuare ad estrarlo, si può riciclare il litio esistente Una ricerca in Australia ha rilevato che solo il 2% delle 3.300 tonnellate di rifiuti di litio prodotti ad oggi sono state riciclate. Per riciclarlo bisogna innanzitutto smantellare le celle: Il litio deve essere maneggiato con cura. Un consorzio di ricercatori sta utilizzando la tecnologia robotica sviluppata per le centrali nucleari per trovare modi per rimuovere e smantellare in sicurezza le cellule  

I catodi di litio rimossi, potrebbero essere riutilizzati; ma, poiché si degradano nel tempo, non possono essere semplicemente inseriti in nuove batterie. Questo è il problema con il riciclo di qualsiasi tipo di batteria elettrochimica: non si sa a che punto sia nella sua vita.

Il vero problema è che non si sa bene di cosa siano fatte le celle di litio: per riciclare il litio delle celle bisogna triturarle, per estrarre il litio e separarlo da altri componenti; ma la vera barriera è che i produttori si guardano bene dal rivelare ciò che effettivamente entra nelle loro batterie, il che rende più difficile riciclarle correttamente.  Ricercatori britannici stanno studiando tecniche alternative, tra cui il riciclaggio biologico in cui i batteri vengono utilizzati per elaborare i materiali; assieme a tecniche idrometallurgiche, che utilizzano soluzioni di sostanze chimiche in modo simile a come il litio viene estratto dalla salamoia illustrata sopra.

LE AUTO ELETTRICHE METTERANNO IN GINOCCHIO LA RETE ELETTRICA?

Se si carica un'automobile elettrica che ha una capacità della batteria di 25 kWh durante 8 ore, è sufficiente una potenza di 3 kW circa. Se invece si carica la stessa batteria in soli 10 minuti, c'è bisogno di una potenza di 155 kW.

Nel marzo 2018, uno studio dell'Oak Ridge National Laboratory affermò che, se il 25% della flotta statunitense fosse stata sostituita da ibridi plug-in (previsione per il 2030), sarebbe necessario costruire otto nuove grandi centrali elettriche, supponendo che tutte queste auto fossero messe in carica dopo le 22.

Ricarica di notte? Si, ma va bene solo per le auto ibride.

I sostenitori delle auto elettriche e della non necessità di un grande numero aggiuntivo di centrali elettriche affermano che la ricarica di queste auto può avvenire di notte, quando c’è minore uso di elettricità. Ma questo vale per le auto ibride, le auto full-electric non hanno il backup di un motore a benzina e necessitano comunque di un'infrastruttura di stazioni di rifornimento per le distanze più lunghe. Quindi, se facciamo i nostri calcoli di necessità di energia, basandoci solo sulla ricarica di notte, abbiamo sbagliato i nostri conti, perché questa ricarica può andare bene solo per le auto ibride; e non per le “full-electric”.

Circa la “ricarica di notte”, dobbiamo poi osservare che molte persone non hanno la possibilità di caricare i loro veicoli a casa; non tutti hanno un garage. Ciò significa che, se vogliamo dare la possibilità di ricarica notturna, dobbiamo prevedere di costruire un'infrastruttura capillare di punti ricarica lungo i marciapiedi delle città.

tutto questo studio di “ricarica di notte” riguarda, quindi, quasi solo, o soprattutto, ibridi plug-in, non le auto completamente elettriche, e riguarda comunque una penetrazione del solo 25 percento di auto ibride per il 2030, non del 100 percento.

Una conversione completa, negli USA, agli ibridi plug-in richiederebbe 640 centrali elettriche di grandi dimensioni; diciamo di un GW l’una.   Questo è quasi un aumento del 65% della capacità di generazione elettrica degli Stati Uniti esistente. E ricordiamo: stiamo solo ancora parlando di ibridi plug-in e non di full-electric.

Più brevi tempi di ricarica richiederanno maggiore energia di picco

I tempi di ricarica sempre più rapidi generano poi molto entusiasmo, ma ciò che sembra essere non considerato è che essi hanno un prezzo: si deve pompare più energia in un tempo più breve, il che porta a una quantità favolosa di potenza di picco necessaria.

 E non puoi risolvere questo problema con batterie migliori, anzi, puoi solo peggiorare le cose

Se si carica un'auto elettrica con la capacità della batteria di 25 kWh nell’arco di 8 ore, essa ha bisogno di una potenza di 3,125 kW (3,1 kW x 8 ore = 25 kWh). Se si carica la stessa auto in soli 20 minuti, è necessaria una potenza di 75 kW (75 kW x 0,33 ore = 25 kWh).

Questa quantità di energia è richiesta per un periodo più breve, ma deve essere disponibile.

Se si riduce il tempo di ricarica a 10 minuti, l'energia richiesta sarà 155 kW (155 kW x 0,16 ore = 25 kWh).  Pertanto: più si riduce il tempo di ricarica, più sarà necessaria una più alta quantità di energia disponibile. Magari disponibile per meno tempo; ma deve essere disponibile.

E’ chiaro, quindi, come i tempi di ricarica veloci, anche se sono utilizzati solo da un numero relativamente piccolo di conducenti, saranno possibili solo con un'estensione massiccia della capacità di generazione di elettricità. E questo per far fronte alle necessità di “picco”.

Difficile aggirare questo problema. E non si può risolverlo con una tecnologia migliore delle batterie, anzi, puoi solo peggiorarla. Migliori batterie con capacità più elevate possono ridurre la quantità di arresti nei punti di ricarica, ma aumentano la quantità di potenza richiesta per una carica.

Una domanda che era stata posta in anticipo sul nostro convegno è stata: “ma se è tecnicamente dimostrabile l’inutilità dei veicoli elettrici, perché tutte le case automobilistiche si stanno buttando in questo mercato?”

Le due risposte che ho proposto sono le seguenti:

1. LE CASE AUTOMOBILISTICHE STANNO DIVENTANDO ECOLOGICHE PER RISPARMIARE DENARO, NON PER IL BENE DEL PIANETA

Praticamente tutte le principali case automobilistiche del mondo si stanno spostando verso un futuro completamente elettrico.

C'è una buona ragione per questo cambiamento radicale: i veicoli elettrici non sono solo la chiave per rispettare le normative ambientali più severe , ma sono anche molto più economici da produrre.

1. Hanno molte meno parti mobili e richiedono molta meno manodopera per l'assemblaggio.

Ford stima che un veicolo elettrico impiegherà il 30% in meno di ore di lavoro per essere assemblato rispetto a un'auto tradizionale a benzina.

2. E i sistemi di propulsione dei veicoli elettrici sono molto più semplici da condividere su diversi modelli rispetto ai motori e alle trasmissioni che alimentano i veicoli a benzina, aumentando ulteriormente l'efficienza e riducendo i costi.
3. E mentre si prevede che il costo della costruzione di veicoli elettrici continuerà a diminuire, è probabile che il costo della costruzione di veicoli alimentati a benzina aumenti a causa della difficoltà di rispettare le normative sulle emissioni più severe che entreranno in vigore in tutto il mondo.

"I motori a combustione interna diventeranno sempre più costosi per soddisfare le normative ambientali", ha affermato Ken Morris, vicepresidente responsabile dei veicoli elettrici di GM. "Penso che sarà più difficile trovare fornitori di motori a combustione interna e le parti necessarie per conformarsi alla normativa, rispetto all'ubiquità dei componenti EV".

4. L'unica cosa che impedisce ai veicoli elettrici di essere già più economici è il costo dei vari componenti, in particolare delle batterie.  Ma i costi dei componenti EV sono diminuiti, con i prezzi delle batterie in calo di circa l'85% negli ultimi 20 anni, secondo le stime del settore.

Si prevede che i costi continueranno a diminuire man mano che la produzione di batterie diventa più efficiente e la domanda aumenta. Tesla ha dichiarato lo scorso autunno di voler ridurre del 56% i costi della batteria per kilowattora nei prossimi anni.

"La tecnologia delle batterie sta diventando molto più conveniente. Continuerà a migliorare", ha affermato Brett Smith, direttore della tecnologia presso il Center for Automotive Research, un think tank del Michigan.

Smith ha affermato che i cambiamenti economici dell'industria automobilistica significano che le aziende automobilistiche non possono continuare a scommettere il loro futuro sulle auto a benzina, anche se i veicoli elettrici rappresentano oggi ben meno del 5% delle vendite globali.

5. "Le aziende hanno sostanzialmente smesso di investire nella ricerca avanzata sui motori a combustione interna", ha affermato Smith.

Morris ha detto che GM continuerà a spendere soldi per sviluppare veicoli a benzina perché l'azienda continuerà a costruirli per più di un decennio, anche se raggiunge i suoi obiettivi di emissioni più ambiziosi. Ma ha anche affermato che il 60% della spesa per ricerca e sviluppo di GM è ora diretta ai veicoli elettrici. La società ha precedentemente affermato che investirà 27 miliardi di dollari nello sviluppo di veicoli elettrici. Volkswagen si sta impegnando a investire ancora di più: 35 miliardi di euro, circa 43 miliardi di dollari.

6. Ives ha affermato che un altro fattore chiave che spinge le case automobilistiche tradizionali a compiere il cambiamento è l'enorme aumento del prezzo delle azioni di Tesla ( TSLA) . Anche se il produttore di auto elettriche ha venduto solo 500.000 auto nel 2020, una piccola scheggia degli oltre 70 milioni di auto e autocarri leggeri venduti lo scorso anno, le azioni Tesla sono aumentate del 743% e ora valgono più del valore combinato delle prime 12 case automobilistiche globali .

 Forse erano scettici due anni fa. Ma le sue prestazioni da allora hanno cementato nella mente di ogni casa automobilistica che deve andare in questo modo".

 

2. LA RICHIESTA DI AUTO ELETTRICHE E’ DETTATA DALLA REGOLAMENTAZIONE, NON DAL MERCATO

Dal punto di vista delle case automobilistiche, è chiaro che il passaggio all'elettrico è in gran parte una risposta alla legislazione piuttosto che alla domanda dei consumatori.

1. A giugno, durante la giornata degli investitori di FCA, in cui la società ha rivelato le sue ambizioni elettriche all'interno del nuovo piano quinquennale per l'azienda, il Chief Technical Officer Mark Chernoby ha descritto l'Unione Europea come "l'ambiente normativo / consumer più impegnativo al mondo".

Ora, FCA sta lavorando a una nuova Fiat 500 elettrica come parte del suo più ampio piano EV. La società aveva poca scelta, ha detto Chernoby, descrivendo le multe in Europa per non aver raggiunto gli obiettivi medi di CO2 entro il periodo di tempo 2020-21 come "significative".

 L'UE sta incoraggiando questo passaggio verso i veicoli elettrici. La Commissione europea ha avanzato proposte per nuovi obiettivi di CO2 per il 2030 che costringerebbero i produttori a ridurre le emissioni medie della flotta del 30% rispetto ai livelli del 2021.

2. L'elettrificazione è la chiave per questo. L'UE ha fissato un parametro di riferimento del 15% di tutte le vendite per essere elettrico o ibrido plug-in (inferiore a 50 g / km di CO2) entro il 2025 e il 30% entro il 2030. Qualsiasi casa automobilistica che raggiunga vendite superiori a questi obiettivi viene premiata con un obiettivo medio di CO2 più elevato.

Assorbimento limitato e soprattutto nei paesi ricchi

"Attualmente la realtà è che l'assorbimento sul mercato dei veicoli a ricarica elettrica è basso, e questo non è dovuto alla mancanza di disponibilità e scelta", ha detto il CEO di Daimler Dieter Zetsche lo scorso settembre. Zetsche stava parlando nel suo ruolo di presidente dell'associazione europea dell'industria automobilistica, ACEA, che continua a premere sulla Commissione europea per allentare la pressione per elettrificare ammorbidendo gli obiettivi di emissioni del 2030. ACEA propone invece un taglio del 20 per cento.

A giugno, ACEA ha nuovamente attaccato la commissione sulle auto elettriche, avvertendo che "l'accessibilità economica è una delle principali barriere per i clienti". Il gruppo dei produttori sostiene che la crescita dei veicoli elettrici si stia verificando solo nei paesi più ricchi come la Norvegia, dove il prodotto interno lordo è il doppio della media dell'UE.

Come esempio di tale barriera, ACEA individua l'Estonia, dove nel 2017 sono stati acquistati solo 43 veicoli ibridi plug-in. "Una spinta forzata per l'elettrificazione potrebbe portare all'esclusione sociale in questi paesi", ha scritto ACEA nel suo rapporto, "Making the Transition to Zero-Emission Mobility".

L'associazione, che parla a favore di tutte le case automobilistiche europee, ha ripetuto il punto di Zetsche sulla lenta accettazione dei veicoli elettrici. "I consumatori che cercano un'alternativa al diesel ora spesso optano per veicoli a benzina o ibridi, ma non stanno ancora passando a veicoli elettricamente ricaricabili su larga scala", ha scritto ACEA. L'anno scorso il mercato dei veicoli plug-in era solo l'1,8% del mercato totale, secondo i dati dell'analista di mercato JATO Dynamics. Al suo attuale basso tasso di crescita, sostiene ACEA, la quota di mercato sarebbe del 3,9% entro il 2025 e del 5,4% entro il 2030.

Problemi infrastrutturali, mancanza di stazioni di ricarica

Dei quasi 100.000 punti di ricarica attualmente disponibili, afferma ACEA, il 30% si trova nei Paesi Bassi e il 22% in Germania. Romania, al contrario, ha solo 116 stazioni.

 Investimenti massicci

 A livello globale, le case automobilistiche e i fornitori stanno investendo 255 miliardi di dollari in veicoli elettrici fino al 2022, rispetto ai circa 25 miliardi di dollari degli otto anni precedenti, ha calcolato Alix Partners.

Le auto elettriche saranno 'Più costose'

Le auto elettriche, anche se più economiche da produrre, costano di più di quelle a combustione; le case automobilistiche utilizzeranno il fascino high-tech delle auto elettriche per convincere gli acquirenti a pagare un extra. "Crediamo che i veicoli elettrici in futuro saranno necessariamente più costosi, quindi dobbiamo trovare il gruppo target che è pronto a pagare di più", ha dichiarato Alain Favey, responsabile vendite e marketing di Skoda. "Si tratta di rendere le auto così attraenti con un contenuto così avvincente che le persone saranno pronte a pagare di più".