Costruire auto elettriche a costo inferiore: i consulenti indicano 10 strumenti progettuali per ridurre i costi dei materiali

Immagine: Seat (immagine simbolica)

I veicoli elettrici rappresentano una quota sempre maggiore nella produzione di automobili nuove, mentre i produttori sono sotto pressione a causa degli elevati costi di produzione. Molti produttori consolidati producono ancora automobili elettriche in quantità inferiori rispetto ai modelli ibridi o a quelli a combustione interna, nonostante i sussidi stiano diminuendo e gli acquirenti più sensibili ai prezzi stiano acquisendo importanza. Tuttavia, la domanda non cala: nella maggior parte dei grandi mercati le vendite continuano ad aumentare, mentre secondo i consulenti di McKinsey le batterie costituiscono ancora fino al 35 percento del costo totale dei veicoli.

L’analisi mostra che i costi di produzione variano tra i diversi modelli di auto elettriche dal 20 al 50 percento. Circa un terzo di queste differenze è dovuto a scelte riguardanti materiali e design, un altro terzo all’efficienza dei processi e il resto a fattori come sovvenzioni o costi di approvvigionamento più bassi. Attraverso scelte tecniche mirate nel design, si potrebbero ridurre i costi dei materiali del 10 al 25 percento. Secondo la società di consulenza, sono fondamentali decisioni anticipate riguardo a tecnologie, requisiti, architettura, integrazione dei sistemi e gestione dello sviluppo.

Un primo fattore chiave è un minor consumo energetico, in modo che batterie più piccole e a costo inferiore siano sufficienti. Miglioramenti in termini di aerodinamica, peso, resistenza al rotolamento, architettura elettrica, sistema di trazione e gestione termica possono aumentare l’efficienza. Secondo lo studio, un produttore di pick-up ha ridotto le dimensioni della batteria del 13 percento, aumentando al contempo l’autonomia di quattro percenti rispetto a un modello concorrente, il che ha portato a costi della batteria inferiori di circa 2000 dollari per veicolo. Una progettazione coerente dei componenti in base al reale beneficio per il cliente garantisce inoltre che i componenti offrano soltanto le funzionalità e le caratteristiche di cui i clienti hanno effettivamente bisogno e che apprezzano, evitando sprechi di materiali e sforzi di progettazione inutili.

La scelta della tecnologia e l’integrazione dei sistemi come principali strumenti per ridurre i costi

Anche la scelta della tecnologia influisce sui costi, sulla dipendenza dalle materie prime e sull’escalabilità. Secondo lo studio, il passaggio da chimie di cellule batteriche ricche di nichel come NMC (nicchello-manganoso-cobalto) o NCA (nicchello-cobalto-ossido di alluminio) a LFP (fosfato di litio-ferro) può consentire risparmi diretti sui materiali da 750 a 1500 dollari per un veicolo da 75 kWh. Per quanto riguarda l’elettronica di potenza e la topologia del motore, è necessario bilanciare costi, efficienza e dipendenze materiali. Per un SUV di fascia media, l’analisi indica risparmi da 400 a 1000 dollari per veicolo grazie a una combinazione ottimale di modulo di potenza, chimica della batteria e topologia del motore.

Altri fattori chiave risiedono nell’integrazione dei sistemi, nella combinazione delle funzioni e in una minore varietà di versioni. Inverter, motori elettrici e trasmissioni possono essere uniti in unità di propulsione integrate. Una gestione termica condivisa può collegare batteria, abitacolo, sistema di propulsione ed elettronica di potenza, permettendo di ridurre la capacità della batteria di 1 a 1,5 kWh. Una minore varietà di configurazioni può consentire risparmi che vanno da 150 a 400 dollari per veicolo, mentre l’uso di hardware comune e la sblocco delle funzioni tramite software riducono ulteriormente la complessità. Inoltre, combinando più funzioni in singoli componenti è possibile evitare sistemi parziali. I pacchi batteria strutturali possono inoltre assumere alcune funzioni della struttura del telaio.

Piattaforme, standardizzazione ed elettronica al centro dell’attenzione

Le piattaforme flessibili devono essere in grado di supportare diversi tipi di propulsione e modelli di veicoli, grazie a una maggiore percentuale di componenti condivisi. Strumenti, componenti e processi logistici utilizzati in comune possono ridurre gli investimenti e semplificare l’acquisto nonché la gestione, mentre nuovi derivati possono essere sviluppati su piattaforme esistenti in pochi mesi anziché anni. Inoltre, i produttori possono verificare le specifiche tecniche richieste prima che vengano implementate nell’hardware. Secondo gli autori dello studio, una gestione coerente delle specifiche può consentire di risparmiare da 120 a 240 dollari per veicolo, ancora prima che venga effettuata una nuova progettazione o una trattativa con i fornitori.

Un altro approccio consiste in una standardizzazione più rigorosa di componenti ottimizzati per i fornitori, invece di soluzioni personalizzate per ogni programma di veicoli. L’obiettivo è riutilizzare componenti meno ottimizzati su più piattaforme e linee di veicoli, al fine di raggruppare i volumi prodotti. Anche l’architettura elettrica ed elettronica presenta potenzialità: rappresenta circa il 5-10% del costo totale dell’elenco dei componenti. Le architetture basate su zone possono ridurre il fabbisogno di cavi e rame fino al 30%, diminuendo allo stesso tempo i tempi di assemblaggio.

L’intelligenza artificiale generativa può supportare i processi di sviluppo, dalla definizione delle esigenze dei clienti, passando per la specifica e il design, fino alla validazione. È in grado di esaminare più varianti di design, analizzare i rapporti tra costi e prestazioni e rendere visibili in anticipo le possibilità di ottimizzazione, senza però sostituire il giudizio tecnico degli ingegneri.

I dieci fattori chiave descritti da McKinsey non sono, secondo i consulenti, esaustivi. Vengono inoltre menzionati, tra gli altri, la scelta tra produzione interna e acquisto esterno, la strategia di piattaforma e una funzione di approvvigionamento efficace. L’ottimizzazione mirata dei costi del prodotto attraverso il design viene descritta come un approccio fondamentale per ridurre i costi, migliorare l’efficienza e offrire auto elettriche accessibili su larga scala.

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Sull’autore

Thomas Langenbucher è un esperto di mobilità elettrica con esperienze professionali nell’industria automobilistica e nel settore finanziario. Dal 2011 scrive su ecomento.de di auto elettriche, tecnologie sostenibili e soluzioni per la mobilità. Scopri di più.

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