Rapporto dell’ADEME sull’impronta di carbonio delle batterie per veicoli a trazione

In seguito all’entrata in vigore nel 2023 del regolamento europeo finalizzato a instaurare un’economia circolare per le batterie, l’ADEME ha redatto un rapporto intitolato “Impatto carbonico delle batterie dei veicoli elettrici”. In questo contesto è stato inoltre sviluppato un calcolatore per modellizzare tale impatto carbonico, realizzato in Excel e che tiene conto di 35 parametri tecnologici, geografici e metodologici. Questi due documenti possono essere scaricati gratuitamente in un’unica operazione sul sito dell’organizzazione. Essi completano il parere dell’ADEME sulla vettura elettrica e la sua ricarica, per il quale abbiamo pubblicato di recente un primo articolo.

Metodologia e calcolatore

Dal 18 febbraio 2024 viene applicato progressivamente il regolamento europeo UE 2023/1542, finalizzato a promuovere un’economia circolare nel settore delle batterie. Il testo tiene conto di tutte le fasi del ciclo di vita di questi accumulatori, dalla progettazione fino al trattamento dei rifiuti. In particolare, mira a stabilire classificazioni ambientali per quelle utilizzate nei veicoli elettrici, al fine di definire limiti massimi che serviranno per autorizzare la messa in commercio dei diversi modelli di batterie per trazione.

Il rapporto di 63 pagine intitolato “Impatto carbonico delle batterie dei veicoli elettrici”, ricco di riferimenti, inizia spiegando in modo dettagliato la metodologia per calcolare e verificare l’impatto carbonico di questo elemento essenziale per la mobilità elettrica.

Sono inclusi nelle fasi del ciclo di vita: l’estrazione e la raffinazione delle materie prime; la produzione delle sostanze attive; la fabbricazione delle celle e dei componenti; la realizzazione del pacco e dei suoi elementi; la distribuzione dell’intero insieme; il riciclo. Viene preso in considerazione anche il trasporto, tranne che alla fine del ciclo di vita. Sono invece esclusi l’assemblaggio della batteria sul veicolo, il trasporto di quest’ultimo e l’utilizzo del pacco.

Nella sezione successiva, il rapporto presenta brevemente il calcolatore che lo accompagna. Tuttavia la sua istruzione d’uso è direttamente accessibile nel documento Excel, redatto in inglese.

Esempio con un pacco da 50 kWh prodotto in Cina

I punti interessanti di questo rapporto dell’ADEME riguardano il calcolo preciso dell’impronta di carbonio di una batteria (con capacità di 50 kWh) prodotta in Cina, utilizzata in Francia e riciclata in Europa. Le sue cellule sono di tipo NMC811 con grafite artificiale. Questo tipo di elemento, composto per l’80% da nichel, per il 10% da manganese e per lo stesso percentuale da cobalto, si trova ad esempio nelle Tesla Model 3 e Model Y, nella Peugeot e-408, nella Kia EV6, nell’Hyundai Ioniq 5 e nella BMW iX3.

Escludendo il riciclo, le emissioni di gas serra per un tale pacchetto sono stimate in 7 tonnellate, ovvero 140 kg di CO2eq per chilowattora di capacità. Con il riciclo, questa impronta carbonica scende a 6,4 tonnellate. I principali fattori di impatto rientrano in tre categorie: i materiali attivi (circa il 53 %); la produzione delle celle, inclusa l’energia utilizzata e i rifiuti generati; l’alluminio presente nelle celle, nei moduli e nel pacchetto (meno del 10 %).

Questa batteria deve fungere da base per poi analizzare nel rapporto ciò che può influenzare l’impatto ambientale. A partire dalla capacità energetica. Per questo scopo, l’ADEME ha preso in esame batterie da 35, 50, 70, 90 e 110 kWh. Successivamente arriva l’aspetto chimico, con il confronto di 9 modelli da 50 kWh: NMC532, NMC622, NMC811, NMC955, LFP (fosfato di litio e ferro), LMFP (fosfato di litio, manganese e ferro), NVPF a ioni di sodio (fosfato fluorurato di vanadio e sodio) e LMP solido (polimero di litio metallico).

Altri fattori che influenzano l’impronta di carbonio

Viene poi considerata la categoria del veicolo, con una differenza annuale nel numero di cicli di ricarica/scarica: 60 per i veicoli delle categorie M1 e N1 (automobili private e furgoni con batteria da 50 kWh), 20 per i veicoli a due ruote e simili (classe L, batteria da 20 kWh), e 250 per gli autobus (M2, M3) e i camion (N2, N3). Per questi veicoli pesanti, la capacità energetica delle batterie è stata fissata a 350 kWh. Viene inoltre preso in considerazione il numero di anni di utilizzo per tutte le categorie di veicoli.

Ogni paese ha il proprio mix energetico, che influisce notevolmente sull’impronta di carbonio legata alla produzione di una batteria. Il nostro pacchetto da 50 kWh con cellule NMC811 può essere prodotto in Cina, in Francia o in Polonia. Di fronte al dibattito riguardante la scelta della Commissione Europea di basarsi su una prospettiva nazionale, l’Ademe ha inoltre aggiunto alcune modellizzazioni più ampie: il continente europeo e il mercato dell’Unione europea.

Nelle fasi finali della vita utile della batteria, le emissioni equivalenti di CO2 possono variare a seconda dei processi utilizzati per recuperare i materiali da riciclare. Il rapporto ha esaminato anche i luoghi di produzione dei pacchi, dei moduli e delle cellule, prestando particolare attenzione alla disponibilità dei materiali sul posto.

Per una corretta decarbonizzazione

Alla fine delle indagini, l’ADEME ha rilevato che «il trasferimento in Francia del luogo di produzione dei pacchi, dei moduli e delle cellule, senza trasferire i materiali attivi, non è sufficiente di per sé per ottenere una significativa riduzione dell’impronta carbonica».

Secondo l’ADEME, ciò che potrebbe cambiare le cose è da cercare nelle soluzioni a basso contenuto di carbonio per la produzione di grafite, la sintesi dei materiali attivi della catodina, l’approvvigionamento di vari componenti (nickel, cobalto, litio, alluminio) e la fabbricazione delle celle (con composizione decarbonata). A tutto ciò si aggiunge una riduzione del tasso di scarti.

L’agenzia sottolinea inoltre la metodologia della Commissione europea, che porta ad assegnare lo stesso impatto carbonico a un pacco, indipendentemente dalla sua capacità energetica.

Scaricare il rapporto e il calcolatore