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    Che fine fanno le batterie esauste delle auto elettriche?

    Il pacco batteria è l’elemento più prezioso di un’auto elettrica, rappresenta circa un terzo del suo prezzo. A seconda del tipo di tecnologia e del comportamento dell’utente, può durare più di dieci anni a bordo del veicolo. In Europa, i produttori di auto elettriche sono tenuti a riciclare le batterie dei loro veicoli. Un vincolo imposto dalla direttiva europea 2006/66/CE.

    Che fine fanno le batterie esauste delle auto elettriche? | elettronauti. It
    Il riciclaggio senza dubbio è il modo migliore per non ricorrere allestrazione massiccia | elettronauti It

    Sostituzione del pacco batteria

    Quando un veicolo elettrico è incidentato o se la batteria di alta tensione è troppo danneggiata oppure arriva ad una soglia prefissata per essere sostituita (a seconda del produttore, tra il 70% e l’80% della capacità effettiva iniziale), il pacco batteria viene rimosso e inviato ad una filiera di riciclaggio autorizzata.

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    Una batteria hyundai kona da 64 kwh prodotta nella repubblica ceca | elettronauti It

    Nella stragrande maggioranza dei modelli, il pacco batteria ad alta tensione è imbullonato sotto il telaio e bisogna seguire tutte le procedure di messa in sicurezza per poter intervenire. Posizionato il veicolo su un ponte, svitato il carter contenente l’accumulatore di alta tensione, viene deposto su una piattaforma elevatrice.

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    Rimozione del pacco batteria | elettronauti It

    L’operazione può essere effettuata solo da centri autorizzati che dispongono delle attrezzature e delle competenze adeguate. In alcuni casi la casa automobilistica può anche inviare una squadra in loco e il pacco batteria ad alta tensione viene inviato a un impianto di trasformazione.

    Sostituzione di una batteria Renault Zoé usata da 22 kWh con una da 41 kWh, nell’officina della concessionaria Renault di Orléans, Francia. | Elettronauti.it

    Anche se esausto, il pacco batteria rimane prezioso

    Un pacco batteria per auto elettrica conserva il suo valore anche quando è molto usurata. Contiene grandi quantità di materiali preziosi e un notevole potenziale di riutilizzo commerciale. Non ha quindi assolutamente senso gettarlo in discarica, in natura o inviarlo a un’oscura filiera di trattamento all’estero.

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    Una batteria è composta da diversi moduli come questo che ospitano le celle | elettronauti It

    Inoltre, un pacco batteria di trazione è piuttosto ingombrante e pesa tra i 100 kg e i 600 kg. È impossibile trasportarlo senza automezzo e attrezzature adeguate. C’è quindi un rischio notevolmente inferiore che finisca fuori da un circuito di riciclaggio, a differenza di una batteria per smartphone, laptop o altoparlante Bluetooth.

    Riciclaggio dei pacchi batterie dei veicoli elettrici

    I metalli contenuti nelle celle sono facilmente riciclabili, è quello che sostiene l’uomo che ha contribuito alla progettazione dei primi motori e pacchi batteria, co-fondatore e da lungo tempo direttore della tecnologia di Tesla partecipando attivamente alla supervisione, sviluppo e funzionamento della Gigafactory in Nevada. Stiamo parlando di Jeffrey Brian Straubel, che ha lasciato Tesla nel 2019 per dedicarsi completamente alla sua azienda, Redwood Materials, specializzata sul riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici e non solo anche di tutti gli accumulatori presenti  nei cellulari, computer, scooter elettrici, ecc.

    Le batterie sono ovunque, nei laptop, computer, scooter e ovviamente veicoli elettrici. Il mondo moderno ha un appetito vorace per le batterie, in particolare le batterie agli ioni di litio la cui domanda è aumentata notevolmente negli ultimi cinque anni e si prevede un aumento da 44,2 miliardi nel 2020 a 94,4 miliardi nel 2025 principalmente a causa delle auto elettriche. Tutti i prodotti elettronici conservano molte delle loro materie prime perfettamente riutilizzabili anche se queste sono in fin di vita e noi di Redwood Materials recuperiamo 95% - 98% dei materiali come nichel, cobalto, rame e fino al 95% dei materiali utilizzati nelle batterie esauste. Se guardiamo ai materiali che si trovano nelle celle della batteria ci sono nichel, cobalto, litio grafite e rame che arrivano da tutto il mondo, queste materie prime spesso percorrono più di trentacinquemila chilometri tra la miniera e la casa automobilistica. Una filiera tutt'altro che sostenibile, il riciclo è quindi un modo per rendere più robusta la filiera delle fabbriche tagliandola fuori dalla catena di approvvigionamento composta da miniere e flussi commerciali marittimi e in questo modo si può far scendere il prezzo delle batterie che è il componente più costoso in un'auto elettrica.
    Jeffrey Brian Straubel

    L’impegno di Panasonic per l’economia circolare

    Secondo Celina Mikolajczak, Vice Presidente di Panasonic Energy, una delle principali fonti di emissioni di CO2 durante la costruzione di un veicolo elettrico è l’estrazione di materie prime e la produzione di batterie, il riciclo ha quindi un ruolo molto importante nella sostenibilità dei veicoli elettrici. La società di consulenza Wood Mackenzie (fornisce dati, analisi scritte e consulenze ai settori energetico, chimico, delle energie rinnovabili, dei metalli e minerario), l’estrazione del litio non è un’attività molto rispettosa delle emissioni di CO2 quindi verrà un tempo in cui il riciclaggio delle celle sarà un fattore importante per aiutare le auto elettriche a raggiungere la neutralità carbonica. Il riciclaggio è certamente un passaggio a lungo ignorato ma non meno importante nel ciclo di vita di una batteria.

    Come ridare una seconda vita alle celle?

    Il riciclaggio delle batterie è suddiviso in tre gruppi principali: la raccolta, la ricezione e la raffinazione. Scomponiamo il materiale, lo trasformiamo in metalli di base che sono completamente recuperabili e poi li trasformiamo in prodotti di qualità per rivenderli all'industria. La prima sfida di Redwood Materials è quella di raccogliere il maggior numero di batterie usate e attualmente riceviamo circa 60 tonnellate al giorno, quindi circa tre semirimorchi al giorno. Raccogliamo materiali attraverso una serie di partnership con aziende come Amazon, Panasonic, il gigante del riciclaggio dei rifiuti elettronici ERI e Envision AESC che produce batterie per la Nissan Leaf.
    Kevin Kassekert, Chief Operating Officer, descrive l’approccio di Redwood Materials

    Anche Ford e Volvo hanno deciso di puntare sul riciclaggio e hanno stretto degli accordi con Redwood Materials.

    Estrazione e separazione dei materiali

    Diverse tecniche specifiche consentono di estrarre i materiali che compongono le celle. Quest’ultime possono così essere frantumate o riscaldate in un forno pirolitico per separare gli elementi. Esistono due tipologie principali di processi di riciclaggio delle celle, utilizzate separatamente o in combinazione.

    Pirometallurgia, un metodo che distrugge i componenti organici e plastici esponendoli ad alte temperature mediante l’altoforno, rilasciando i componenti metallici (nichel, cobalto, rame, ecc.) che vengono poi separati da processi chimici.

    Idrometallurgia, non include la fase di alta temperatura, il metodo separa i componenti mediante diversi bagni di soluzioni chimicamente adattate ai materiali da recuperare. I processi includono: lisciviazione, estrazione, cristallizzazione e precipitazione.

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    Polveri di materia prima risultato del riciclaggio delle celle di pacchi batteria esausti | elettronauti It

    Una vasta gamma di processi chimici e meccanici li raffinano poi per ottenere polveri di materie prime: litio, nichel, rame, alluminio, cobalto, cadmio, ecc. che possono essere riutilizzati all’infinito.

    Qual è il vero potenziale di questo segmento molto discreto dell’elettrificazione

    Secondo JB Strobel, la più grossa miniera di dispositivi elettronici ormai in disuso è quella che si trova tra le mura domestiche, accumulata nei cassetti e armadi.

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    Le batterie sono ovunque nei laptop computer smartphone ecc | elettronauti It
    Una volta che Redwood Materials riceve le batterie, queste vengono scomposte ed elaborate. Separiamo i diversi metalli della cella, nichel e cobalto, altri elementi come il litio e il prodotto di fascia bassa in contenitori di materie prime che verranno spediti ai produttori le tecniche utilizzate da Redwood Materials consentono di recuperare oltre il 95% di nichel cobalto alluminio e grafite dalla batteria e oltre l'80% del litio dalla batteria. A causa della complessità del processo di assemblaggio della batteria e dell'ampia varietà di elettrodi, per ridurre il rischio di eventuali incendi, esplosioni, le celle usate vengono scaricate prima di essere riciclate. Il ​​processo in sé è piuttosto complesso e prevede trattamenti sia chimici che fisici.
    JB Strobel

    Il riciclaggio è dunque più efficace di qualsiasi processo di estrazione tradizionale, si utilizza meno energia, meno acqua e meno reagenti, quindi i costi saranno sempre inferiori dall’attuale modello economico lineare monopolio della Cina.

    Ma cosa fa Tesla delle sue batterie esauste?

    L’azienda statunitense è attiva lungo l’intera catena di produzione delle celle e ha stipulato accordi con fornitori terzi per garantirne la restituzione. Il 100% delle celle esauste sono riciclate e assolutamente niente va a finire in una discarica. Tale iniziativa fa si che Tesla è riuscita a riciclare lo scorso anno, 1300 tonnellate di nichel, 400 tonnellate di rame e 80 tonnellate di cobalto, ciò significa che il produttore sta ora producendo alcuni dei materiali di cui ha bisogno riducendo così la necessità di rifornirsi esternamente.

    Volkswagen punta sul riciclo dei pacchi batteria

    Dal 2021 anche il gruppo Volkswagen, nell’ottica del Way to Zero, ha avviato l’attività di riciclo degli accumulatori di alta tensione delle auto elettriche nello stabilimento di Salzgitter, in Germania, arrivando ad un tasso di riciclo superiore al 90%.

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    La volkswagen è interessata al riciclaggio delle batterie | elettronauti It
    Da dieci anni studiamo come recuperare le materie prime. Questi includono soprattutto cobalto, litio, manganese e nichel.
    Thomas Tiedje, responsabile della pianificazione tecnica di Volkswagen Group Components

    Tanto più che, se il loro riutilizzo è di reale interesse, la loro estrazione e il loro utilizzo sono fondamentali per determinare l’impronta di carbonio di un’azienda… un punto particolarmente delicato in casa Volkswagen dai tempi del Diesel Gate.

    Volkswagen punta a riciclare il 97% dei componenti del pacco batteria | Elettronauti.it

    I pacchi batteria esausti che arrivano sono testati e subiscono una intensa profondità di scarica. Il carter di protezione e gli accessori sono rimossi, i moduli che contengono le celle sono macinati e ridotti in polvere che viene lasciata ad asciugare. Viene poi pompato l’elettrolita liquido e la massa sabbiosa rimanente viene a sua volta setacciata il che consente di re-estrarre la preziosa “polvere nera” del catodo che contiene, nichel, litio, manganese, del cobalto e la grafite. Le materie prime magnetiche sono poi separati dall’aggregato. Il materiale non magnetico viene separato dalle particelle sintetiche. I materiali recuperati vengono inseriti separatamente in grandi sacchi. La “polvere nera” in un sacco, l’alluminio e il rame in un secondo sacco e infine le particelle di plastica in un altro sacco. La “polvere nera” viene quindi trasportata per essere smistata e a sua volta separata dalle diverse materie prime per essere riutilizzata nella produzione delle celle dei nuovi pacchi batteria.

    Un apposito “sarcofago” per pacchi batteria

    Se il pacco batteria di alta tensione è troppo danneggiato, ad esempio a seguito di un grave incidente, viaggia in un’apposita cassa metallica dotata di sensori e di un sistema automatico di estinzione incendi.

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    Un contenitore utilizzato per trasportare una batteria renault zoe | elettronauti It

    Arrivato a destinazione, il carter contenente il pacco batteria viene aperto e i moduli testati per determinarne il livello di usura. A seconda del loro stato, i moduli possono essere completamente smontati per riciclare le celle e il pacco batteria viene ricondizionato per una “seconda vita”.

    La “seconda vita” di una batteria

    Se il pacco batteria non è più in condizioni sufficienti per azionare un veicolo, ha sempre potenza e capacità sufficienti per essere utilizzata in un sistema di stoccaggio fisso. Può quindi essere utilizzato per immagazzinare energia rinnovabile prodotta da un privato, da un’azienda o da un gestore di rete elettrica.

    Conclusione

    L’industria del riciclaggio delle batterie ha davanti a sé un brillante futuro, non solo riduce l’impronta di carbonio dei veicoli elettrici, ma rende anche possibile soddisfare la domanda di metalli e terre rare che vengono utilizzate alla produzione di celle. Il fiorire di questa industria mostra anche una cosa molto importante, che le auto elettriche non sono solo quattro ruote, un motore e una batteria ma un intero ecosistema dalla produzione di energia elettrica, al riciclaggio, passando per software di guida autonoma.

    Come ha affermato JB Straubel nella rivista tedesca Der Spiegel, a partire dal 2024 Redwood Materials si espanderà costruendo dei stabilimenti in Europa, dove il mercato si è recentemente sviluppato in modo molto più dinamico rispetto agli Stati Uniti. Il suo team è già alla ricerca di sedi, gli impianti dovranno essere il ​​più vicino possibile alle fabbriche di automobili.


    Con l’aumento esponenziale delle auto elettriche, cosa ne pensate di queste infrastrutture di riciclaggio? Una filiera che porta forza lavoro, non sarebbe mica male se costruita qui in Italia?

    Fonte

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    tecnico meccatronico, formatore automotive, professionista della mobilità. Aiuto i lettori a districarsi nel labirinto delle dinamiche che governano la transizione energetica, dalla burocrazia agli aspetti legati alla guida di veicoli elettrici e non solo, con accenni tecnici per una visione a 360°.

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