Riprendiamo la trattazione dei limiti tecnologici di cui è protagonista al momento l’auto elettrica come la conosciamo.

Cura dimagrante cercasi

Il problema del peso precedentemente menzionato, paradossalmente affligge anche l’autonomia. Aggiungere batterie per aumentare l’autonomia comporta un incremento del peso da muovere, diminuendo quindi il vantaggio introdotto dall’aumento di capacità. Il concetto è facilmente espresso nell’immagine seguente, che già tiene conto di sviluppi tecnologici a dir poco prodigiosi.

Tali sviluppi possono essere definiti prodigiosi poiché, per questioni di chimica, sembra che le batterie al Litio stiano giungendo ad un punto morto. Il Litio è stato scelto come elemento fondante delle moderne batterie perché è il terzo elemento della tavola periodica, è leggero e gli si può “strappare via” l’elettrone di valenza più esterno con molta facilità. Sembrerebbe perfetto in un’applicazione di potenza che richieda anche leggerezza, ma tra la teoria e la pratica ci sono di mezzo tante problematiche complesse. Negli ultimi anni gli sviluppi tanto promessi dal carbonio e dal grafene si sono rivelati a dir poco fallimentari. Qualche speranza la potrebbe dare il magnesio, ma la lista delle questioni non si ferma qui.

Cambiare velocemente o ricaricare?

Un altro annoso problema insito nelle batterie, e praticamente inevitabile, sono i lunghi tempi di ricarica dei sistemi ad alto voltaggio (che sono tali perché permettono, a parità di potenza, di abbassare le correnti e sfruttare cavi con sezioni più piccole e quindi più leggeri). Elon Musk con i suoi ingegneri ha elaborato una soluzione piuttosto elegante un po’ “out-of-the-box”: se non puoi ricaricarle velocemente, cambiale.

Tuttavia, il magnate di Paypal, Tesla e SpaceX vende un prodotto di alto profilo per clienti facoltosi, che si possono permettere un noleggio costoso o costi di manutenzione considerevoli. Ipotizzando che siano sufficienti 1,5 pacchi batteria per ogni veicolo (stima che tiene già conto di economie di scala), e non 2 o 3 come la logica suggerirebbe, per far funzionare tale modello sarebbero necessari almeno 1,8 miliardi di pacchi batterie, dato il parco circolante previsto. Cosa che nel giro di un decennio, tolti ritmi folli di produzione, non è neanche lontanamente ipotizzabile di ottenere, soprattutto perché i precedentemente menzionati 727 km di autonomia della Tesla Model S sono stati compiuti in condizioni di hypermiling, ovvero a velocità costanti, in piano e con accessori spenti. Nella realtà sono circa 300-400 km.

Introducendo (su tutte le auto circolanti nel mondo) un pacco batterie medio da 100 kWh, supponendo densità energetiche ottimistiche da 250 Wh/kg e contenuti di Litio attorno al 50% in peso (al momento è al 60-65%), il fabbisogno in termini di Litio estratto sarebbe di 360 milioni di tonnellate. Peccato che le riserve attuali siano 13 milioni di tonnellate, con impatti non indifferenti sul prezzo di mercato dello stesso.

Terre rare e guerre commerciali

In più le attuali batterie al litio necessitano al loro interno di terre rare, praticamente monopolizzate dal gigante cinese (questo è parte dei motivi per i quali quasi tutta l’elettronica di consumo viene prodotta in Cina). Il mercato delle batterie prototipali è di fatto dominato dai produttori cinesi, che grazie a misure protezionistiche hanno costante approvvigionamento delle suddette terre rare a buon mercato, potendosi permettere di offrire prodotti di media qualità a prezzi stracciati.

La guerra commerciale è talmente intensa che addirittura una delle più grandi conglomerate tecnologiche al mondo (Samsung), sta finanziando la ricerca alle alternative nel proprio paese, sia nella speranza di trovare una via d’uscita a lungo termine che nel regalare il primo premio nobel alla piccola ma ultratecnologica perla dell’asia orientale continentale (la Corea del Sud).

Alternative ed inquinamento

Altri sistemi di stoccaggio non sono alternative fattibili. I supercapacitori sono troppo ingombranti e sono stati abbandonati anche nel motorsport. Discorso analogo per i rotori, anch’essi abbandonati da praticamente tutti. Le fuel cell ad idrogeno (di fatto veicoli elettrici con serbatoio di idrogeno e fuel cell al posto della batteria) non sono al momento competitive, né probabilmente lo saranno mai. Stessa tesi sostenuta oltreoceano, dove da poco Toyota ha lanciato il primo veicolo fuel cell ad idrogeno commerciale, la Mirai. Tra l’altro, l’idrogeno non elimina la necessità di batterie, che in questo caso hanno il ruolo di tampone.

Schema di una Toyota Mirai, in basso a sinistra è indicata la batteria tampone

Grande attenzione va posta poi all’inquinamento prodotto sia dalla produzione delle batterie stesse sul ciclo di vita (per le quali si stanno studiando sistemi di riciclaggio) che da come viene generata l’energia elettrica poi impiegata nella trazione. Ad esempio negli USA, a seconda del mix di fonti energetiche disponibili, le auto elettriche paradossalmente si trovano, in alcuni stati, ad emettere più inquinanti delle omologhe alimentate a combustibili fossili.

Danni economici fatti dalle auto a trazione termica ed elettrica secondo uno studio statunitense

Anche le energie rinnovabili possono essere peggiorative in termini ambientali qualora venga scelta la tecnologia sbagliata. Ad esempio nel fotovoltaico, con l’avvento dei cinesi nel mercato e del loro low-cost con tecnologie vecchie, ci si è interrogati sulla reale convenienza ambientale della disponibilità di questi pannelli solari a buon mercato.

Scenari futuri non così elettrizzanti

Per tutti questi motivi (e anche altri) ci si aspetta che da qui al 2035 il nostro parco auto non cambi di molto. Esiste uno studio dell’agenzia internazionale per l’energia, commissionato nel 2010 e da allora aggiornato tutti gli anni, che si occupa di fare previsioni sulle politiche energetiche. Quello del 2010 predice che, nonostante un cambiamento radicale delle nostre politiche energetiche ed emissive (definito scenario 450), il quale porterebbe ad un’arresto della crescita delle emissioni di CO2 e il pieno rispetto degli obiettivi degli accordi di Copenaghen, la frazione di auto elettriche nel 2035 non supererà il 15% del parco circolante.

Inoltre, finora si è trattato di problemi concernenti le automobili private e non per il trasporto merci, che richiederebbero potenze ed energie installate di gran lunga superiori. Come se non bastasse, si creerebbero seri problemi di gestione nel bilancio energetico in alcuni periodi della giornata, banalmente la sera al rientro dal lavoro quando buona parte della popolazione collegherebbe il proprio veicolo alla rete elettrica.

Ma forse una soluzione c’è, o meglio una serie di soluzioni. Verranno trattate nell’ultimo capitolo di quest’articolo.