Nel Focus sul mercato delle autovetture ad alimentazione alternativa in UE-EFTA nel 2019 realizzato dall’Area Studi e Statistiche ANFIA è presente un interessante approfondimento sulla strategia europea per la produzione di accumulatori per auto elettriche. Di seguito l’estratto del documento relativo al tema batterie.
Produzione di batterie in UE
Sulla scia dell’accordo di Parigi (COP21), nonché degli obiettivi UE 2020 e UE 2030-2050, è necessario ridurre in modo significativo le emissioni di CO2 e di gas a effetto serra in un breve lasso di tempo. Le batterie elettriche sono attualmente considerate fondamentali per guidare la transizione verso una società decarbonizzata, mediante l’integrazione di fonti energetiche rinnovabili e pulite (come l’energia eolica e il fotovoltaico) nella rete elettrica e, in particolare, mediante l’elettrificazione dei trasporti.
L’elettrificazione della mobilità sembra attestarsi come unica alternativa sostenibile dell’attuale mobilità, un assioma. Restano tuttavia opinioni discordanti sui tempi e sulla velocità di transizione, determinati dai costi e dalle attuali prestazioni delle batterie agli ioni di litio. Questa direzione, quasi univoca, costringe i costruttori di automobili a rivedere le loro strategie industriali e la catena di approvvigionamento, valutando se internalizzare competenze e produzioni o se servirsi di fornitori.
L’UE è senza dubbio il leader globale della transizione low-carbon, ma sul fronte delle batterie e dei sistemi di accumulo, uno dei settori che determineranno il vincitore nella sfida sul mercato dell’automobile, deve sicuramente recuperare il ritardo rispetto ai colossi asiatici e statunitensi (che controllano quasi il 90% del mercato globale). Per prevenire la dipendenza tecnologica dai nostri concorrenti e capitalizzare su posti di lavoro, crescita e potenziale di investimento delle batterie, l’Europa deve muoversi rapidamente nella corsa globale.
Secondo le previsioni disponibili, dal 2025 in poi il mercato delle batterie potrebbe valere 250 miliardi di euro l’anno. Per coprire la sola domanda dell’UE, è necessaria una stima prudente di almeno 20 “gigafactories” (grandi impianti di produzione di celle a batteria) stabiliti in Europa. La portata e la velocità dell’investimento necessario richiedono uno sforzo combinato per affrontare questa sfida industriale.
Per correre ai ripari, è stato istituito presso la Commissione Europea un gruppo di attori istituzionali e industriali per delineare una strategia d’azione comune nel settore delle batterie e dello stoccaggio elettrico. L’European Battery Alliance (EBA) è una piattaforma cooperativa lanciata ad ottobre 2017, che include la Commissione europea, i Paesi UE interessati, la Banca europea per gli investimenti e oltre 260 portatori di interessi dell’industria e dell’innovazione. L’obiettivo immediato è quello di creare una catena del valore competitiva in Europa per evitare una dipendenza tecnologica dai concorrenti (Cina e USA) e sfruttare il potenziale di crescita e di investimento nella produzione di batterie.
Oltre alla ricerca su elettrochimica migliorata e nuovi materiali per batterie (ad esempio tecnologie avanzate agli ioni di litio, a stato solido e post-Li-ion), occorre considerare l’intera catena del valore delle batterie elettriche e l’intero ciclo di vita, dall’accesso alle materie prime, ai materiali avanzati innovativi e alle nanotecnologie per la modellistica, alla produzione, al riciclaggio, alla valutazione e alle competenze ambientali.
La Commissione ha adottato una serie completa di misure concrete per sviluppare un ecosistema di batterie innovativo, sostenibile e competitivo in Europa. Dall’istituzione di EBA nell’ottobre 2017, ci sono già stati sviluppi tangibili con annunci di consorzi o partenariati industriali finalizzati allo sviluppo della produzione di celle e di moduli di batterie innovativi e degli ecosistemi associati.
L’IPCEI (Important Projects of Common European Interest) è lo strumento che è stato individuato come strumento chiave per l’attuazione della strategia industriale europea. Il valore aggiunto di un progetto “IPCEI” sta nella possibilità di permettere l’accesso a modalità e livelli di incentivazione fino al 100%. Due sono i settori che presentano il maggiore potenziale di sviluppo: la mobilità elettrica e il sistema elettrico.
Per restare leader mondiale della produzione automobilistica e dell’innovazione, è necessario un intervento, già in corso, per potenziare dunque la produzione di batterie in Europa e per sfruttare e rafforzare gli altri segmenti della catena del valore delle batterie (ad esempio materiali, macchinari e processi produttivi, sistemi di gestione delle batterie, ecc.), nell’ambito di un ecosistema integrato e competitivo. Consorzi di imprese, partnership tra Paesi, start-up e istituti di ricerca consentono la cooperazione necessaria per affrontare le sfide in una corsa tecnologica globale molto competitiva.
La Commissione europea ha approvato ufficialmente il «Programma IPCEI Batterie 1» dedicato al settore delle batterie innovative, per un investimento complessivo pari a 3,2 miliardi di euro. L’obiettivo del progetto è di creare una catena di valore pienamente integrata nell’Unione europea che produrrà materie prime, celle, moduli e sistemi di batterie su larga scala e che consentirà la riconversione, il riciclaggio e la raffinazione su scala industriale. Il progetto riunisce infatti i principali operatori del settore e le autorità nazionali coinvolte – per un totale di 17 partecipanti tra imprese e enti di ricerca provenienti da Belgio, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Polonia e Svezia – che operano a vari livelli della catena del valore delle batterie, dall’estrazione, alla riconversione, al riciclaggio e alla raffinazione, attraverso lo sviluppo di materiali avanzati e la produzione di celle, moduli e sistemi, nonché di software e sistemi e soluzioni di test dedicati.
I sette Stati membri forniranno nei prossimi anni fino a circa 3,2 miliardi di euro in finanziamenti per questo progetto, che dovrebbe sbloccare ulteriori 5 miliardi di euro in investimenti privati. Il quadro IPCEI integra altre norme sugli aiuti di Stato come il regolamento generale di esenzione per categoria e il quadro di ricerca, sviluppo e innovazione, che consente di sostenere progetti innovativi garantendo al contempo che le potenziali distorsioni della concorrenza siano limitate.
Il completamento dell’intero progetto è previsto per il 2031 (con tempistiche diverse per ciascun sottoprogetto). Più specificamente, i partecipanti al progetto e i loro partner concentreranno il loro lavoro su quattro aree:
1) Materie prime e avanzate: il progetto mira a sviluppare processi innovativi sostenibili che consentano l’estrazione, la concentrazione, la raffinazione e la purificazione dei minerali per generare materie prime di elevata purezza. Per quanto riguarda i materiali avanzati (come catodi, anodi ed elettroliti), il progetto mira a migliorare i materiali esistenti o a crearne di nuovi, da utilizzare in celle di batteria innovative.
2) Celle e moduli: il progetto mira a sviluppare celle e moduli innovativi progettati per soddisfare la sicurezza e le prestazioni richieste per applicazioni sia automobilistiche che non automobilistiche (ad es. accumulo di energia stazionaria, utensili elettrici, ecc.).
3) Sistemi di batterie: il progetto mira a sviluppare sistemi di batterie innovativi, compresi software e algoritmi di gestione della batteria, nonché metodi di prova innovativi.
4) Riqualificazione, riciclaggio e raffinazione : il progetto mira a progettare processi sicuri e innovativi per la raccolta, lo smantellamento, il riutilizzo, il riciclaggio e la raffinazione di materiali riciclati. La fase di fine vita è particolarmente importante per le auto elettriche. Esse contengono molti metalli e altre materie prime essenziali che possono consumare grandi quantità di energia per la lavorazione e che coinvolgono a volte sostanze tossiche nella loro produzione. Quindi, riuscire a recuperare questi metalli dalle auto e riutilizzarli, rappresenta un grande vantaggio, così l’utilizzo di un intero componente come una batteria per un’applicazione diversa può davvero ridurre in modo significativo l’impatto ambientale complessivo.
Tra le altre iniziative adottate, si segnala EIT4 InnoEnergy, il motore di innovazione per l’energia sostenibile in tutta Europa, sostenuto dall’Istituto europeo di innovazione e tecnologia, che è riuscito a mobilitare e orientare una rete di circa 260 soggetti industriali e innovativi su azioni e progetti che riguardano lo stoccaggio di energia; l’efficienza energetica; l’energia rinnovabile; tecnologie veicolo-rete; energia nei trasporti, incluso la produzione e il riciclaggio delle batterie.
In Europa non mancano i progetti per la costruzione di mega-fabbriche per la produzione di batterie (in Svezia per opera di ABB e Nothvolt; il polo Battery Airbus di Francia-Germania; etc). Anche colossi della produzione mondiale di batterie (LG Chem, Panasonic) hanno mostrato interesse ad inserdiarsi con siti produttivi nel Vecchio Continente. Ora Tesla ha deciso di sfruttare tutto l’ecosistema di automazioni tedesco, producendo sia veicoli che batterie in una nuova fabbrica vicino Berlino. Lo stabilimento si chiamerà Gigafactory 4, e sarà operativo entro il 2021.
Infine segnaliamo ancora, tra le tante iniziative, quella che vede le società Terna e FCA coinvolte in un Memorandum of Understanding per la sperimentazione congiunta di tecnologie e servizi di mobilità sostenibile, come il Vehicle-to-Grid che permette alle vetture elettriche di interagire con la rete grazie a un’infrastruttura di ricarica ‘intelligente’. La cooperazione tra le due società prevede la realizzazione presso la sede Terna di Torino dell’E-mobility Lab, un innovativo laboratorio tecnologico che consentirà di sperimentare prestazioni e capacità delle vetture elettriche nell’erogare servizi a supporto della flessibilità e stabilizzazione della rete elettrica, nonché la loro interazione sia monodirezionale che bidirezionale con la rete attraverso un’infrastruttura di ricarica dedicata. Inoltre, sarà avviato lo studio di fattibilità di una flotta dimostrativa sperimentale di vetture elettriche connesse alla rete attraverso un’infrastruttura V2G, da realizzarsi in un’area all’interno del complesso industriale FCA di Mirafiori.
Le auto elettriche attualmente costano di più rispetto alle auto convenzionali di dimensioni simili e, anche dal punto di vista del costo totale di proprietà (compresi i costi operativi come il carburante), i vantaggi economici dell’elettrificazione sono limitati a una gamma relativamente ristretta di casi. Le sfide di costo legate ai veicoli elettrici sono principalmente legate alla batteria, uno dei principali componenti di costo.
Progressi tecnologici che consentano batterie più compatte con autonomia maggiore, maggiore durata (la capacità di resistere a un gran numero di cicli di carica/scarica senza compromettere le prestazioni) e la capacità di caricare ad altissima potenza (ricarica veloce/ultraveloce, da 100 kW a 1 MW), influenzeranno anche il livello di adozione di veicoli elettrici.
Prezzi batterie
A fine 2018, BloombergNEF ha pubblicato i risultati del suo nono Battery Price Survey.
L’indagine annuale sui prezzi del pacco batteria è diventata un punto di riferimento importante nel settore e la caduta dei prezzi è stata a dir poco notevole: il prezzo medio ponderato del pacco batterie è sceso dell’85% dal 2010 al 2018, raggiungendo una media di $ 176*kWh.
La crescita esponenziale di veicoli elettrici (il numero di modelli si sta espandendo rapidamente) e dunque delle batterie, prevista entro il 2030, dovrebbe comportare una significativa riduzione dei costi della batteria principalmente attraverso evoluzione tecnologica ed economie di scala, conseguenza dell’aumento delle dimensioni degli impianti di produzione.
Secondo le proiezioni di BCG (Boston Consulting Group) il prezzo medio del pacco batterie è previsto scendere a $100 per chilowattora entro il 2030. Gran parte di questo calo si verificherà nei prossimi anni, aumentando i benefici del TCO (Total Cost of Ownership) per i consumatori e accelerando l’assorbimento del mercato dei veicoli elettrici. Certamente i consumatori avranno ancora bisogno di incentivi per acquistare auto BEV nei prossimi anni.
Secondo la rilevazione pubblicata dal FMI (Fondo Monetario Internazionale) sul prezzo delle materie prime, il prezzo del cobalto (utilizzato per le batterie) è salito nel 2018 a $ 72.911 (media semplice) per tonnellata sulla scia dell’aumento della domanda. Nel 2019 il prezzo è crollato a US$ 33.178/ton. Il cobalto è principalmente un sottoprodotto della produzione di rame o nichel. L’aumento dei prezzi e il crescere della domanda hanno spinto diverse aziende ad investire nel settore. Fino ad oggi però il peso delle auto elettriche, pur in crescita, resta comunque contenuto e dunque la maggior produzione di cobalto può avere contribuito alla caduta del prezzo. In
futuro, una novità potrebbe tenere basso il prezzo di questo metallo: la produzione di batterie per auto senza l’uso di cobalto e di altri metalli pesanti. L’International Business Machines Corporation, IBM, ha annunciato, recentemente, un importante passo avanti nel settore delle batterie al litio. Il suo team di ricerca è riuscito a rinnovare completamente la chimica dei dispositivi, senza l’utilizzo di nichel e cobalto. La ricerca continua sulle batterie è dunque fondamentale per introdurre quelle innovazioni utili a migliorare il prodotto sotto il profilo tecnologico e allo stesso tempo evitare i rischi che i metalli pesanti, come il nichel e il cobalto, rappresentano per l’ambiente e non solo. Infatti il cobalto è stato anche messo sotto osservazione sia per l’estrazione senza criteri di sicurezza sia per lo sfruttamento di manodopera, anche minorile.