Batterie leggere e sostenibili per i veicoli elettrici
I veicoli elettrici alimentati a batteria e quelli elettrici ibridi plug-in sono sempre più diffusi sulle strade europee: i consumatori riconoscono i vantaggi offerti da tali mezzi di trasporto, tra cui la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra, la silenziosità dei motori e la minore dipendenza dai combustibili fossili. Ciononostante, il settore si trova ancora ad affrontare importanti ostacoli alla loro adozione, in particolare per quanto riguarda il costo delle batterie, l’autonomia, i tempi di ricarica e la sostenibilità.
Una ricarica più rapida della batteria e prestazioni migliori
Il progetto MARBEL(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha cercato di affrontare queste sfide progettando e testando pacchi batteria di nuova generazione leggeri, sostenibili e ad alte prestazioni, responsabili dal punto di vista ambientale e circolari sin dalla progettazione. «La riduzione del peso della batteria e l’ottimizzazione della densità energetica comportano un minor fabbisogno di energia, il che significa poter percorrere un maggior numero di chilometri», spiega Eduard Piqueras, coordinatore del progetto MARBEL e project manager presso la fondazione di ricerca spagnola Eurecat Technology Centre(si apre in una nuova finestra). «Abbiamo anche cercato di aumentare le prestazioni del sistema di batterie mantenendo le temperature a livelli ottimali così da ridurne al minimo il degrado, consentendo in tal modo una ricarica più rapida e un ciclo di vita prolungato.»
Incorporare la circolarità nella progettazione delle batterie
La circolarità(si apre in una nuova finestra) è stata integrata fin dalle prime fasi di sviluppo della batteria: il team di MARBEL ha infatti adottato una filosofia di progettazione modulare a sostegno della riparabilità, dello smontaggio e del riutilizzo, elementi chiave per conseguire un pacco batterie davvero circolare. Il contenuto riciclato è stato privilegiato laddove tecnicamente possibile, come nel caso dell’alloggiamento della batteria, realizzato con il 60% di alluminio riciclato, mentre gli sforzi di progettazione si sono concentrati sul potenziale di seconda vita di diversi componenti.
Un sistema di gestione intelligente della batteria
È stato costruito un sistema di gestione della batteria che funge da «cervello» della stessa e comprende la comunicazione wireless e il monitoraggio intelligente dell’energia in tempo reale, mentre ogni cella è in grado di comunicare direttamente con tale sistema tramite Bluetooth. Meno fili significa anche meno costi, meno peso e meno complessità. Inoltre, il progetto ha costruito un banco di prova flessibile inteso a valutare le prestazioni dei prototipi di batterie concepiti da MARBEL che è stato in grado di comunicare a distanza con un banco di prova motori: pertanto, i test potevano essere eseguiti in remoto tra diversi laboratori. Per l’elaborazione dei dati, inoltre, è stata utilizzata anche l’intelligenza artificiale. I prototipi di batterie di MARBEL sono stati in grado di dimostrare i progressi compiuti nel risolvere le due principali preoccupazioni dei consumatori, ovvero autonomia limitata del veicolo e lunghi tempi di ricarica. Inoltre, sono stati compiuti passi importanti per affrontare la complessità della manutenzione e i costi complessivi, il tutto integrando i principi di sostenibilità nell’arco dell’intero ciclo di vita.
Incoraggiare le applicazioni di seconda vita
MARBEL ha affrontato anche il tema della gestione del fine vita e delle applicazioni di seconda vita implementando strategie per il recupero di materiali critici di elevata purezza come litio, nichel, manganese, cobalto e grafite dalle celle giunte alla fine del loro ciclo vitale. Si tratta di un approccio essenziale per garantire la conformità con il regolamento europeo sulle batterie(si apre in una nuova finestra). MARBEL ha inoltre dimostrato il modo in cui le applicazioni di seconda vita possano estendere l’utilità delle batterie mettendo in atto studi di fattibilità incentrati sulle motociclette elettriche. L’architettura modulare facilita lo smontaggio e la riconfigurazione, consentendo una facile integrazione in soluzioni di mobilità alternative: questo approccio migliora l’efficienza delle risorse e prolunga la vita funzionale dei componenti, riducendo l’impatto ambientale lungo tutta la catena del valore delle batterie. «Il nostro obiettivo, sin dall’inizio, è stato quello di sostenere l’adozione dei veicoli elettrici attraverso la realizzazione di batterie non solo ad alte prestazioni, ma anche più circolari e sostenibili», dichiara Piqueras, che conclude: «Ecco come dovranno essere i pacchi batteria del futuro: intelligenti, efficienti e sostenibili sin dalla progettazione.» In totale sono stati identificati circa 20 risultati sfruttabili, che verranno ora esplorati attraverso progetti futuri e la collaborazione con il cluster COLLABAT(si apre in una nuova finestra). Il know-how generato nell’ambito del progetto MARBEL costituirà la base per dare vita a nuovi sviluppi di pacchi batteria, rendendoli più sostenibili e circolari.