Tecnologia

Riceviamo e volentieri pubblichiamo da Nereo Landini Corporate Social Responsibility Manager e Senior Advisor; collabora con Alma Mater Studiorum Università di Bologna e con Bologna Business School

di Nereo Landini

Da tempo mi assilla la domanda se davvero nel momento in cui sale a bordo di un veicolo elettrico ci si possa lasciare alle spalle la questione delle emissioni di gas climalteranti (GHG). Se, da una parte, il settore dei trasporti è responsabile del 30% delle emissioni totali di CO2 in UE, di cui il 72% viene prodotto dal solo trasporto stradale, anche se i veicoli elettrici non producono di per sé emissioni, vengono prodotti filiere che ne emettono e si trovano comunque al termine di una catena energetica che inizia con qualcuno, da qualche parte, che genera elettricità. Elettricità che può essere priva di emissioni o meno.

Nel peggiore dei casi, l’elettricità in questione potrebbe persino produrre emissioni eccezionalmente elevate: una centrale elettrica a carbone, ad esempio, non si limita a riversare nell’atmosfera CO2, ma anche anidride solforosa, ossido di azoto, arsenico, piombo e mercurio. Non sempre però l’energia arriva da una centrale a carbone e può anche accadere, in uno scenario ideale, che sia elettricità verde al 100%. Di conseguenza la domanda è: dove trovare questa energia verde e come avere la certezza che sia veramente sostenibile? Si tratta di informazioni essenziali, senza le quali la proposta di auto verdi potrebbe non avere la credibilità necessaria.

A livello globale, la percentuale di elettricità proveniente da fonti rinnovabili verdi è ancora bassa. Nell’Unione Europea rappresenta il 33% dell’elettricità consumata, in Italia siamo intorno al 40% mentre negli Stati Uniti arriva solo all’11%. Ma le cifre variano notevolmente da un Paese all’altro: la Danimarca, ad esempio, produce il 46% della sua elettricità dall’energia eolica, con i biocarburanti e il fotovoltaico in aggiunta.

Le auto elettriche inquinano meno di quelle a combustione interna se, e solo se nel mix energetico di riferimento prevalgono le fonti rinnovabili. Lo dimostra una ricerca di Brian Cox e Christian Bauer del Paul Sherrer Institut di Villigen (CH)[1] nel quale si confronta l’impatto ambientale delle autovetture con diversi sistemi di propulsione con riferimento all’anno 2018 e una stima dello stato dell’arte tra vent’anni. Oggi le auto elettriche sono l’opzione più sostenibile a lungo termine, soprattutto se alimentate da elettricità “verde”. I ricercatori hanno analizzato l’intero ciclo di vita del veicolo: non solo le emissioni di CO2 quando il veicolo è in funzione, ma anche quelle che si verificano durante la produzione, lo smaltimento dell’auto e dei suoi componenti, la produzione dei carburanti e la costruzione delle strade.

È evidente che, sebbene siano meno ecologici degli altri in fase di produzione, i veicoli elettrici compensino significativamente questo valore con i gas di scarico non emessi durante l’utilizzo[2], ma solo se l’energia elettrica utilizzata è “verde”. Nel 2020 anche l’istituto tedesco Fraunhofer[3] è giunto allo stesso risultato riportando, in un ciclo di vita utile del mezzo pari a 13 anni, una riduzione di emissioni di CHG del 28% nelle auto elettriche di alta gamma e del 42% nelle utilitarie elettriche rispetto alle stesse a combustione interna. Il principale vantaggio sull’ambiente di ogni auto elettrica sarà inoltre correlato positivamente all’ottimizzazione del mix energetico che, grazie al rapido progresso tecnologico, si assesterà progressivamente sulla preponderanza delle fonti rinnovabili. Un veicolo alimentato a diesel o benzina ha le stesse emissioni e lo stesso impatto per tutto il suo ciclo di vita.

Le principali leve che portano ad un ulteriore miglioramento del bilancio climatico della auto elettriche sono: una produzione di batterie sempre più rispettosa dell’ambiente; un sistema intelligente della ricarica che carica l’automezzo con le tariffe più convenienti del mercato energetico; un maggiore utilizzo degli impianti fotovoltaici nelle abitazioni private e nelle aziende, combinato con l’accumulo stazionario; l’utilizzo crescente di energia elettrica da fonti rinnovabili che dovrà assestarsi ragionevolmente oltre il 60% del mix energetico (capovolgendo l’attuale situazione).Se si ipotizza il 100% di energia elettrica da fonti rinnovabili, le emissioni di CHG delle auto elettriche sarebbero del 65-75% inferiori a quelle delle autovetture convenzionali.

Con riferimento alle emissioni dovute al ciclo produttivo delle batterie, fino a qualche ano fa uno studio dello svedese IVL[4] dimostrava che erano così elevate da sterilizzare, di fatto, le minori emissioni in fase di utilizzo. Lo stesso IVL, tuttavia, ha rivisto[5] tali dati alla luce delle rapidissime innovazioni tecnologiche nel settore, dei migliori standard di sostenibilità e riciclaggio e del mix energetico utilizzato nel ciclo produttivo delle batterie. Le differenze sono sorprendenti: nel 2017 si stimavano emissioni da 150 a 2000 Kg CO2/KWh; nel 2020, appena te anni dopo, la stima è scesa a 61-106 Kg CO2/KWh.

Le batterie, inoltre, dopo 1500-2500 cicli di ricarica hanno ancora una capacità del 70-80% di quella originale. Smaltirle in queste condizioni non ha senso sia dal punto di vista economico, sia dal punto di vista ecologico perché nella loro “seconda vita” possono continuare ad essere utilizzate come accumulatori a funzionamento stazionario, sottoponendole a meno stress rispetto ad un autoveicolo continue con fasi di accelerazioni e recupero. Il funzionamento stazionario è molto più uniforme e il processo di ricarica è scarica è più lento, con un minore impatto.

Secondo il club automobilistico tedesco ADAC[6] il problema dello smaltimento delle batterie si pone così dopo 20 anni di sollecitazione media di cui 8-10 in esercizio autoveicolo e 10-12 in “second life” stazionario. E non è solo teoria: nel porto di Amburgo BMW, Vattenfall e Bosch hanno realizzato il progetto Battery 2nd LifeI[7] per lo stoccaggio di energia utilizzando batterie usate di BMW i3. La capacità istallata è di 2 MW ed è possibile compensare le fluttuazioni o i picchi di domanda della rete elettrica della città. Una singola batteria, inoltre, è sufficiente per accumulare l’energia necessaria ad un nucleo domestico. Una batteria da 20KWh può accumulare quella normalmente necessaria come “cuscinetto” in un nucleo familiare medio.

Per quanto riguarda il riciclaggio delle batterie, Audi e il gruppo belga Umicore (riciclaggio materiali) hanno completato la sperimentazione di un progetto di ricerca congiunto che ha dimostrato che oltre il 90% del cobalto e del nichel contenuti nelle batterie dell’Audi e-Tron può essere recuperato e riutilizzato nelle celle di nuove batterie. Un grosso passo avanti dal punto di vista tecnologico che consentirà, oltre all’ulteriore riduzione delle emissioni di CHG, anche risparmi in materie prime vergini e l’avvicinamento all’obiettivo di mobilità sostenibile a zero emissioni previsto per il 2050.

In conclusione, anche gli osservatori più scettici non possono che concordare con l’evidenza scientifica che elettrico è più green, ma con un grande “se”. I risultati descritti, infatti, sono stati ottenuti con osservazioni di realtà in cui il mix energetico standard contempla almeno il 60% di energia elettrica da fonti rinnovabili.
Nel nostro paese[8] siamo intorno al 40% il che significa che in Italia non possiamo essere sicuri che le auto elettriche siano più “verdi”. Per essere tranquilli in tal senso, dovremmo quasi raddoppiare la quota di energia elettrica da fonti rinnovabili (idroelettrico, fotovoltaico, eolico e, aggiungerei, nucleare). L’auspicio è che il PNRR dia lo spunto necessario per raggiungere tale obiettivo.

[1] Cox, B. and Bauer, C. (2018). The environmental burdens of passenger cars: today and tomorrow, Paul Scherrer Institut, Villigen PSI, Switzerland.
[2] Il Paul Scherrer Institut ha anche messo a disposizione su Internet un calcolatore che fornisce l’impronta ecologica delle varie automobili a seconda del sistema di propulsione (https://www.carculator.psi.ch/).
[3] Plötz,P., Moll C., Bieker,G., Mock,P., Li, Y. (2020). Real-Word Usage of Plug-in Hybrid Electric Vehicles. Fuel Consumption, Electric Driving NAd CO2 Emissions, Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI, White Paper, Karlsruhe September 2020.
[4] Emilsson,E., DahllöfLithium, L. (2019). Ion Vehicle Battery Production - Status 2019 on Energy Use, CO2 Emissions, Use of Metals, Products Environmental Footprint, and Recycling, IVL Svenska Miljöinstitutet AB, Report C444, Stockholm (Sweden), 2019.
[5] Dahllöf,L., Romare,M., Wu, A. (2020). Mapping of LITHIUM-ION BATTERIES for vehicles - A Study of their fate in the Nordic countries, IVL Svenska Miljöinstitutet AB, Report C442, Stockholm (Sweden), 2020.
[6] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeu...
[7] Mohammed Hussein Saleh Mohammed Haram, Jia Woon LeeGobbi, Ramasamy, Eng Eng Ngu, Siva Priya Thiagarajah, Yuen HowLee (2021). Feasibility of utilising second life EV batteries: Applications, lifespan, economics, environmental impact, assessment, and challenges, Alexandria Engineering Journal, Volume 60, Issue 5, October 2021, Pages 4517-4536AX.
[8] L’Italia è il paese dove le scelte di strategia energetica nazionale non sembrano sempre razionali: nel 1987, sull’onda emotiva dell’incidente di Chernobyl, si bloccò il piano nucleare il cui lo sviluppo, invece, “avrebbe permesso di evitare: significativi costi di generazione elettrica (21,4 miliardi di euro), soprattutto in periodi di forte volatilità dei prezzi dei combustibili fossili; 700 milioni di tonnellate di co2; oltre 17 miliardi di euro per rimborsi alle società che operavano nel nucleare e per oneri di decommissioning delle attività nucleari non ancora ammortizzate; 6 miliardi di euro di mancati interessi su quanto speso per l’import di combustibile.” (Cfr. Giliberto, J. (2010). Nucleare. chi dopo il referendum dell’87 decise di chiudere le centrali ci ha fatto pagare 45 miliardi, Il Sole 24 Ore, 22 novembre 2010.