Battery swapping: è la soluzione finale per una diffusione sostenibile dei Bev?

Battery swapping: è la soluzione finale per una diffusione sostenibile dei Bev?

Battery swapping: è la soluzione finale per una diffusione sostenibile dei Bev?

Di Marco Minati – Senior Consultant Lean Production e docente di “Logistica e gestione degli impianti industriali” presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII) dell’Università di Trento

“Quando il gioco si fa duro, i duri iniziano a giocare” diceva John Belushi.

Pare che in questo inverno di Covid, l’argomento “mobilità elettrica” la faccia da padrone in molte argomentazioni tecnologiche con importanti prese di posizione di pezzi da 90 delle maggiori case costruttrici.

  • Il 9 gennaio 2021, NIO[1] ha presentato la nuova ammiraglia. Si potrebbe dire che si tratta di un solito evento commerciale ma ci sono 2 fattori che rendono l’evento interessante:
  • La macchina è dotata di una batteria da 150 kWh, il che la renderebbe capace di percorrenze tra 600 e 800 Km, ovvero paragonabile a quelle di una normale automobile a propulsore endotermico.

Contestualmente alla presentazione della vettura, NIO ha mostrato i progressi dell’ultima tecnologia di “battery swapping”[2] che sta già implementando in Cina

Vediamo di inquadrare quantitativamente NIO:

Manufacturer Macchine prodotte 2020 Incremento percentuale 2019-2020
TESLA[3] 509.737 + 70%
NIO[4] 36.721 + 111%

Appare chiaro che Tesla si colloca, in termini di macchine vendute, un ordine di grandezza oltre NIO, ma possiamo solo immaginare quale sia il mercato potenziale di NIO che gioca in casa, quanto sia protetto e quanto grande possa essere l’interesse dei Mandarini nel far crescere le proprie imprese strategiche.

Facendo riferimento ai primi due post di qualche settimana fa (Toyota-Toyoda e Bosch-Fehrenbach, tanto per intenderci), si è visto che il limite principale alla diffusione massiva dell’BEV risiede nella reale e diffusa indisponibilità di energia con cui fare il pieno. La corsa verso autonomie sempre più elevate e batterie sempre più potenti, non farebbe altro che amplificare questa oggettiva limitazione.

Ecco quindi apparire dalla Cina una tecnologia, già in fase di consolidamento e in grado di cambiare le regole del gioco. Mentre Tesla si sta avvicinando, solo ora e a livello embrionale al battery swapping[45], la Cina sta già proponendo una tecnologia di seconda generazione con tempi di processo – e workcycle robotizzato – dell’ordine di 3 minuti. A settembre 2020, ci sono 276 stazioni di swapping di Aulton, cui si aggiungono altre 155 unità di NIO: i Cinesi puntano allegramente alle 1.100 stazioni[6] per fine 2020. Lo stesso articolo dice che il governo sta espandendo i punti di swapping e che il sistema NIO ricade nelle politiche di sostegno. Chi ha orecchie per intendere, intenda.

Non è questa la sede per una approfondita analisi SWOT. Ma quali sono – o potrebbero essere – i vantaggi di questo tipo di distribuzione retail di energia?

  1. Si manterrebbe l’attuale modello di business distributivo delle stazioni di servizio
  2. L’energia elettrica potrebbe essere facilmente conservata in magazzini automatici di batterie a costo contenuto (esclusi ovviamente i costi correnti di immobilizzo e gli ammortamenti)
  3. Il veicolo, al momento dell’acquisto, avrebbe un prezzo sensibilmente inferiore, mancando della batteria propria
  4. Verrebbe radicalmente ridimensionato il problema, prima di tutto finanziario, della diffusione capillare di “colonnine” per la ricarica nei centri urbani

E gli svantaggi?

  1. Una batteria “swappable” è un carico concentrato che va a cambiare la dinamica del veicolo con una diversa distribuzione dei pesi (che oggi sono distribuiti sull’intero pianale)
  2. Le batterie al litio hanno una prestazione che è funzione del loro precedente utilizzo. C’è quindi il rischio che i supporti per l’energia che si “scambiano” alla stazione di servizio non garantiscano performances di qualità

Se questi fossero i soli limiti, sembrerebbero ampiamente superabili.

Secondo una società di marketing globale[7], il mercato del battery swapping nel periodo 2020-2030 vedrà come leader la zona APAC (Asian-Pacific). Questa corsa, che pare trovarci in un grave stato di arretratezza, avrà un effetto tangibile: sarà l’Asia a stabilire i nuovi STANDARD e noi a subirli. Saranno loro ad attuare, per primi la logica del Battery As A Service (BAAS), accumulando così una espertise tale da indurci ad una lunga e dispendiosa rincorsa tecnologica.

Allora, siccome i numeri non sono opinioni, mi sono preso la briga di verificare quale dovrebbe essere l’impegno di potenza elettrica di una ipotetica stazione di servizio per il battery swapping paragonandola ad una attuale che eroga idrocarburi per autotrazione.

Per capire la distribuzione di consumo per tipologia di fluido e il potere calorifico medio del litro di combustibile, Regione Piemonte offre i seguenti dati, relativi al 2018:

Carburante Litri 2017 % consumata su tot. Potere calorifico STD (kWh termici/litro)
Benzina 776.193.007 28% 8,9
Gasolio 1.749.431.681 62% 8,5
GPL 251.488.867 9% 7,25
Metano 40.319.078 1%
Potere calorifico medio pesato 8,41

Per dimensionare l’ipotetica stazione di swapping, senza distinzione tra traffico leggero e pesante, ho trovato dei dati interessanti messi a disposizione dalla Provincia Autonoma di Bolzano[8]:

Provincia BOLZANO
Numero di stazioni 171
Consumo annuo di carburante in Provincia BZ (combustibile liquido) 375.000.000 litri
Potere calorifico medio standard 8,4 kWh/lt
Energia erogata in Provincia BZ 3.155 GWh/anno
Energia erogata per stazione 18,45 GWh/anno

Quando tutta l’energia chimica del carburante venisse sostituita con l’energia elettrica per caricare le batterie, si avrebbe:

Ore all’anno in cui l’impianto ricarica batterie per il magazzino 365 gg/a x 24 ore/gg = 8.760 Ore all’anno
Potenza installata per stazione di swapping 100% BEV @  2,1 MW
Potenza installata per stazione di swapping 50% BEV @ 1,05 MW

A livello nazionale, in Italia operano circa 20.800 aree di servizio[2], quindi la potenza elettrica necessaria per ricaricare le batterie varrebbe:

Incidenza BEV su attuale parco veicoli Potenza elettrica richiesta Italia
50% (proiezione al 2030?) 21,9 @ 22 GW
100% 43,8 @ 45 GW

L’ultimo bilancio elettrico di Terna, risalente al 2019[10], indica una potenza lorda installata a livello NAZIONALE di 120 GW, con carico massimo richiesto, nel 2019, di 60 GW circa.

Conclusione: per far fronte ad una trasformazione del 50% dei veicoli su strada in elettrico, ci serve una rete in grado sopportare un carico massimo richiedibile di almeno 60+22 = 82 GW da qui al 2030, ovvero almeno il 35% in più di quello attuale.

 

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