Qual è la differenza tra Watt e Volt-Ampere?

Lotus ha svelato uno studio di progettazione incentrato su un corridore elettrico di resistenza – l’obiettivo è di farlo competere a Le Mans e altre piste per la stagione 2030. Tra le innovazioni previste per la Lotus E-R9 c’è un motore elettrico per ogni ruota e pannelli della carrozzeria simili a quelli di un aereo che possono cambiare la loro forma secondo necessità per fornire la minima resistenza sui rettilinei e la massima deportanza nelle curve.

Di tutte le caratteristiche proposte, era più curioso che gli ingegneri Lotus hanno scelto di impiegare una batteria sostituibile a caldo che potrebbe essere cambiata da una squadra ai box, con un piccolo aiuto meccanico, in un modo simile a come viene rifornita di carburante.

La concept racer ER-9 Le Mans di Lotus ha superfici aerodinamiche mobili e una batteria completamente sostituibile.

Durante una gara di Le Mans, un’auto si ferma per il rifornimento ogni 45 minuti circa, circa 30 volte in tutto. Questo significa che un’auto deve essere in grado di fare circa 100 miglia prima di fare rifornimento per essere competitiva. Tuttavia, la tecnologia delle batterie è avanzata solo al punto in cui ha senso per gare più brevi (circa 45 minuti), come nell’attuale serie di Formula E. Entro il 2030, Lotus ritiene che il problema sarà risolto.

“La densità di energia della batteria e la densità di potenza si stanno sviluppando significativamente di anno in anno. Prima del 2030, avremo batterie a chimica delle celle miste che daranno il meglio di entrambi i mondi, così come la capacità di ‘hot-swap’ delle batterie durante i pitstop”, ha detto Louis Kerr, un membro del team di sviluppo E-R9 e principale ingegnere di piattaforma per la Lotus Evija, una vettura sportiva elettrica a produzione limitata e il primo EV ad essere introdotto e prodotto dalla società.

La nozione che un’auto può essere progettata intorno all’idea di batterie sostituibili a caldo per consentire un “rifornimento” molto più veloce non è nuova. Infatti, nel 2013, Elon Musk ha mostrato la tecnologia di scambio di batterie di Tesla sulla sua Model S. Tuttavia, quando Tesla ha aperto una stazione di scambio di batterie in California, pronta a scambiare le celle di energia di un veicolo con quelle completamente cariche piuttosto che fare affidamento sulle stazioni di ricarica rapida, i proprietari hanno rifiutato il concetto di batteria di scambio. Solo un piccolo numero di auto è stato portato per scambiare le batterie.

Successo dello swapping in Cina

Nonostante, l’idea sembra funzionare in Cina, il più grande mercato EV del mondo con 3,1 milioni di veicoli elettrici in uso attivo. NIO, una casa automobilistica quotata in borsa fondata nel 2014 e con sede a Shanghai, sta avendo successo con un modello di business di sostituzione delle batterie. I clienti del marchio cinese possono acquistare solo il veicolo, scegliere BaaS (Battery as a Service), e selezionare il miglior pacco batterie per le loro esigenze: 70 kWh o il più recente pacco da 100 kWh, per esempio.

Battery-swapping solleva anche la possibilità che, poiché i consumatori non possiedono la batteria – sarà affittata fino a quando non sarà scambiata – le case automobilistiche possono ridurre il costo complessivo del veicolo elettrico. Le batterie sono una delle parti più costose di un veicolo elettrico. Per esempio, il modello di abbonamento BaaS di NIO disaccoppia i costi della batteria dal prezzo di acquisto dei suoi veicoli. Utilizzando il modello BaaS, i clienti possono acquistare i veicoli NIO ES8, ES6 o EC6 senza batteria, affittare batterie di diverse capacità e pagare la tariffa della batteria su base mensile in base alle loro reali esigenze.

Mostra una batteria NIO nella stazione di scambio della batteria dell’azienda.

Il programma batterie non incluse di NIO per la sua batteria da 70 kWh può far risparmiare agli acquirenti 10.000 dollari sul prezzo del veicolo. Attualmente, un pacchetto da 70 kWh ha un prezzo di circa 145 dollari al mese.

Alimentato da una batteria da 100 kWh, l’autonomia dei modelli NIO può ora raggiungere fino a 615 km (382 miglia). L’acquisto di un’auto NIO con la batteria da 100 kWh utilizzando BaaS comporta una sottrazione di 128.000 RMB (19.732 dollari) dal prezzo dell’auto con una tassa di abbonamento alla batteria di 1.480 RMB (228 dollari) al mese.

NIO ha avuto successo in un modo che nessun’altra casa automobilistica nel mondo ha avuto fino ad oggi. Il suo servizio di scambio di batterie EV in Cina, chiamato NIO Power, ha superato 1,1 milioni di scambi. NIO ha anche ampliato le dimensioni della sua rete di scambio di batterie a 158, con l’intenzione di costruirne altre 300 nel 2021, dato che la casa automobilistica ha firmato diversi accordi progettati per espandere ulteriormente questo numero.

Per esempio, NIO ha un accordo con State Grid EV Service, un’unità del distributore statale cinese di elettricità, per costruire 100 stazioni in tutta la Cina e un accordo di cooperazione strategica con un importante rivenditore di mobili cinese, Red Star Macalline, per costruire insieme stazioni di ricarica EV e di scambio di batterie. Secondo quest’ultimo accordo, le due parti costruiranno insieme 60 stazioni di questo tipo quest’anno.

NIO ha costruito la sua prima stazione di scambio batterie nel maggio 2018. Ogni stazione ha cinque spot per le batterie scambiabili. Ci vogliono in media da tre a cinque minuti per sostituire le batterie scariche con quelle completamente cariche in una stazione NIO Power Swap. Questo è circa lo stesso tempo necessario per fare il pieno di benzina in una stazione di servizio.

Le ultime notizie da NIO

Al NIO Day tenutosi all’inizio di gennaio, la società ha lanciato il suo pacco batterie da 150 kWh e la stazione di scambio batterie di seconda generazione.

Il nuovo pacco batteria aumenta la densità di energia a 360 Wh/kg grazie a un elettrolita ibrido, un anodo composito Si/C inorganico e un catodo ad alto contenuto di nichel nano-rivestito. Questa batteria aumenterebbe l’autonomia della nuova ES8 a 850 km, la ES6 a 900 km, la EC6 a 910 km, e la ET7 a più di 1.000 km.

La stazione di scambio batterie di seconda generazione di NIO può ospitare 13 batterie, permettendo fino a 312 servizi di scambio al giorno. NIO ha detto che si aspetta che il numero delle sue stazioni di scambio di batterie in Cina sia pari a 500 entro la fine del 2021. BaaS ora copre 64 città in Cina e NIO sta costruendo una nuova stazione di scambio di batterie in Cina ogni settimana.

Oltre a NIO, BAIC BJEV, l’unità di veicoli elettrici di Beijing Automotive Group (BAIC) e State Grid EV, una utility elettrica statale cinese, stanno collaborando al business dello scambio di batterie con l’obiettivo di istituire congiuntamente 100 stazioni di scambio di batterie e servire non meno di 10.000 veicoli alimentati da batterie intercambiabili prima del giugno 2021.

Ruolo governativo

Uno degli ostacoli ad un tentativo in piena regola di rendere lo scambio di batterie diffuso in Cina è che il Ministero delle Finanze cinese quest’anno ha tagliato le sovvenzioni per i veicoli elettrici del 20%; l’importo standard rimborsato agli acquirenti l’anno scorso era di circa 18.000 RMB (2.800 dollari). Quello sconto sarà ora ridotto a circa 2.220 dollari. Il sostegno alle sovvenzioni di Pechino ha un termine di eliminazione graduale del 2022.

Per garantire un processo sicuro di sostituzione delle batterie, il governo cinese ha lavorato sulla standardizzazione dei servizi di sostituzione delle batterie, al fine di stabilire standard industriali comuni per la procedura. Questo è importante dal momento che i produttori cinesi di EV che forniscono servizi di sostituzione delle batterie, tra cui BJEV e NIO, hanno diversi modelli di batterie, il che significa che i proprietari di EV possono solo scambiare le loro batterie nella stazione del proprio marchio.

La conformità tecnica necessaria per servire più tipi di veicoli a batteria è difficile. Tuttavia, può essere superato lavorando con qualcosa come una flotta di taxi in cui tutti i taxi sono uguali.

Come risultato, gli osservatori del settore si aspettano di vedere lo scambio di batterie prendere piede con i robo-taxi e le flotte di proprietà condivisa. Per esempio, il più grande produttore cinese di auto puramente elettriche, BAIC BJEV, possiede 206 stazioni di scambio di batterie in 19 città della Cina. Le stazioni servono principalmente la flotta di taxi dell’azienda.

Similmente, Bluepark Intelligence Energy Technology Company, a sua volta uno spinoff di tecnologia delle batterie del gruppo di aziende BAIC, è segnalato per avere 187 stazioni di scambio di batterie in 15 città cinesi. La Bluepark battery-swapping operation si rivolge principalmente alla popolazione dei taxi e alle reti di car sharing; serve 16.000 taxi elettrici. Uno degli investitori in BluePark Intelligence è SK Future Energy Shanghai, una filiale interamente controllata da SK Innovation dalla Corea, che, a sua volta, fa parte del conglomerato coreano SK Group.