Batterie al litio, una tecnologia strategica che richiede l’intervento dello Stato

Quale futuro può avere una Nazione che non si adatta ai cambiamenti sul fronte dell’energia? In particolare: come ci stiamo muovendo per quanto riguarda le batterie al litio?

Renovatio 21 lo ha chiesto professor Mario Pagliaro, Chimico al CNR ISM (Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati) e docente di nuove tecnologie dell’energia al Polo Fotovoltaico della Sicilia, uno dei massimi esperti di solare in Italia.

Il professor Pagliaro guida a Palermo un Gruppo di ricerca i cui risultati sono riflessi in oltre 250 pubblicazioni scientifiche internazionali e in 22 libri, molti dei quali poi divenuti testi di riferimento nel loro settore. È fra gli scienziati maggiormente citati a livello internazionale nel campo della chimica (top 1%). Nel 2013, Silicon ha pubblicato un ampio articolo dedicato alle sue attività scientifiche e formative.

Fortemente consigliata è la lettura del suo libro Helionomics, snella e approfondita opera di divulgazione sulla rivoluzione socio-economica che porterà l’energia solare in tutto il mondo.

Professor Pagliaro, può spiegarci qual’è la situazione della produzione delle batterie al litio?

È molto semplice. Ci sono tre Paesi che hanno sviluppato la tecnologia su scala industriale: Cina, Sud Corea, e Giappone. E poi ci sono le altre nazioni, che dal punto di vista di questa produzione strategica possono essere considerati Paesi in via di sviluppo.

Un motore elettrico ha un’efficienza eccezionale, superiore al 95%. Uno termico montato su un’auto a benzina non arriva al 30%, e se l’auto è vecchia, ancora meno

Con quali conseguenze? D’altra parte i cittadini europei, sudamericani o nordamericani possono continuare a comprare veicoli alimentati a benzina o a gasolio?

È semplicissimo. Un motore elettrico ha un’efficienza eccezionale, superiore al 95%. Uno termico montato su un’auto a benzina non arriva al 30%, e se l’auto è vecchia, ancora meno. Una casa automobilistica francese che produce entrambi i tipi di auto ha verificato concretamente come la versione elettrica ha un consumo energetico quasi 4 volte inferiore: ci vogliono solo 16,1 kWh di elettricità per percorrere 100 km con l’auto elettrica, e ben 55,68 kWh di energia chimica accumulata nella benzina per la versione benzina. Per non parlare del comfort di guidare nel silenzio e senza vibrazioni. Il risultato, oggi che le auto elettriche sono divenute accessibili persino in Europa, è che ad esempio in Regno Unito oltre l’8% delle auto vendute sono ormai a batteria.

Quindi a quali conseguenze vanno incontro i Paesi industrializzati che non producono batterie al litio?

Quella di perdere l’industria degli autoveicoli che, ricordo, oltre alle auto include furgoni, autobus, camion e pullman. La gran parte del valore di un veicolo elettrico risiede infatti nelle batterie: non disporre di una produzione nazionale fa dipendere la produzione dei veicoli elettrici dai produttori di batterie esteri. I quali non solo controllano i prezzi, ma anche i tempi di fornitura. Se, per una qualsiasi ragione, decidessero di non rifornire più il produttore di autoveicoli, questo dovrebbe arrestare la produzione.

La gran parte del valore di un veicolo elettrico risiede infatti nelle batterie: non disporre di una produzione nazionale fa dipendere la produzione dei veicoli elettrici dai produttori di batterie esteri. I quali non solo controllano i prezzi, ma anche i tempi di fornitura

Perché si è giunti a questa situazione? Com’è possibile che la Germania, che ospita una grande industria chimica, si ritrovi a dover dipendere dalle batterie fatte in Cina per le sue auto elettriche?

Perché sono mancati gli investimenti che andavano pianificati già quindici anni fa. Probabilmente si è trattato di un errore di valutazione: gli industriali e i manager non solo europei non pensavano che la produzione cinese di batterie e di veicoli elettrici potesse crescere così rapidamente. Adesso, sono chiamati ad investimenti enormi in tempi rapidi per i quali è necessario l’intervento suppletivo degli Stati. È ciò che è avvenuto per l’industria petrolifera in quasi tutti i Paesi del mondo. Lo stesso accadrà inevitabilmente con le nuove tecnologie dell’energia.

Di che ordine di grandezza di investimenti stiamo parlando? Le persone leggono euro o dollari per chilowattora e non capiscono. Quanto costa e che dimensioni dovrebbe avere una fabbrica di batterie al litio ad esempio per l’industria dell’auto italiana?

Anche qui, è semplice una volta fatta chiarezza. Immaginiamo che l’Italia torni a produrre 2 milioni di auto all’anno. Sono auto che vanno dalle utilitarie ai SUV. In media, ognuna avrà un pacco batterie da 50 kWh (chilowattora). Questo significa che l’Italia dovrebbe produrre 50×2.000.000=100 milioni di kWh. I milioni di kWh si chiamano gigawattora. Quindi la fabbrica dovrebbe produrre 100 GWh all’anno. Consideri che la fabbrica che entrerà in produzione a fine anno nel nord della Svezia inizialmente aveva previsto un costo dell’investimento di 4,25 miliardi di dollari per un impianto da 32 GWh.

In molti pensano che passare alla mobilità elettrica sia solo un modo di spostare l’inquinamento dalle città e dalle strade alle centrali termoelettriche, incluse quelle nucleari. O che addirittura le reti possano essere soggette a frequenti blackout quando i veicoli elettrici saranno milioni. È così?

No. Innanzitutto già oggi quasi la metà della produzione elettrica di Paesi come l’Italia viene da acqua, sole, vento e dalla combustione di biomassa. Ricaricando l’auto la notte ad esempio. In inverno, quando la domanda elettrica è molto bassa, fornisce i carichi necessari alla rete per assorbire la produzione eolica, che è particolarmente elevata la notte e nei mesi autunnali e invernali. In assenza di domanda sufficiente, molto spesso le pale eoliche devono essere fermate per eccesso di produzione. Di giorno nei mesi primaverili ed estivi, a essere elevatissima è la produzione di energia fotovoltaica dal parco italiano che supera i 20 GW di potenza. Le persone non lo sanno, ma in Sicilia e in altre regioni del Sud nei giorni festivi e spesso pure di Sabato gli impianti fotovoltaici vengono disconnessi dalla rete per eccesso di produzione rispetto alla domanda. Caricare i veicoli elettrici in quei giorni, farà crescere in modo sensibile le ore di funzionamento del parco solare italiano. E poi c’è un ulteriore vantaggio reso possibile solo dai veicoli elettrici.

Le persone non lo sanno, ma in Sicilia e in altre regioni del Sud nei giorni festivi e spesso pure di Sabato gli impianti fotovoltaici vengono disconnessi dalla rete per eccesso di produzione rispetto alla domanda. Caricare i veicoli elettrici in quei giorni, farà crescere in modo sensibile le ore di funzionamento del parco solare italiano

Quale?

Quello di autoprodursi da sé l’energia con cui ricaricare i propri automezzi a batteria. Vale per una famiglia nelle Marche che collega la propria auto elettrica alla pensilina fotovoltaica in giardino, come per l’azienda del trasporto pubblico di Torino che sul tetto di un suo deposito ha un impianto fotovoltaico da 1000 kW con cui autoproduce una frazione significativa dei kWh consumati dalle decine di autobus elettrici che possiede. Questo significa piena libertà energetica: famiglie e aziende autoproducono gratuitamente dal sole l’energia che gli serve per i propri autoveicoli. Sembra un sogno, ma è invece concreta realtà gia per decine di migliaia di famiglie e aziende in tutto il mondo.

Un’ultima domanda. Le batterie al litio contengono cobalto. Oltre ad essere estratto dai bambini in Congo, il cobalto è fortemente inquinante. Cosa si può fare?

Le batterie al litio di prima generazione, quelle dei cellulari e dell’elettronica portatile, contenevano ossido di cobalto. Quelle di nuova generazione come quelle installate sui bus elettrici di Torino o su alcune delle più moderne auto elettriche non contengono né cobalto né altri metalli tossici. Hanno un catodo in litio ferrofosfato che, fra gli altri benefici, è anche più durevole e molto più sicuro rispetto al rischio incendio. Noi prevedemmo che questa tecnologia di produzione dei catodi sarebbe stata ulteriormente migliorata, e sarebbe divenuta quella più importante. L’anno scorso, una delle due maggiori aziende di batterie al mondo ha presentato una batteria radicalmente migliore basata proprio sul litio ferrofosfato.

Grazie, professor Pagliaro

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