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Nikola Motor: studia l’idrogeno, scopre la super batteria

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Nikola Motor, la start up con sede a Phoenix, in Arizona, nata sul progetto di una camion ad idrogeno, potrebbe cambiare strada grazie a una rivoluzionaria tecnologia nelle batterie. L’ha reso noto in un comunicato, avaro di dettagli ma ricco di promesse. Le nuove batterie infatti non utilizzerebbero litio, avrebbero una densità energetica più che doppia rispetto a quelle litio-ioni tradizionali, sarebbero più leggere del 40% e più economiche del 15%.

Nikola One

Il Nikola One, camion a idrogeno fuel-cell.

Stesso peso, doppia autonomia

In sostanza permetterebbero di raddoppiare l’autonomia di qualsiasi mezzo a parità di ingombro e di peso. Quindi risulterebbero compatibili anche con mezzi pesanti e a lungo percorrenza come i camion. Per avere i dettagli bisognerà attendere quasi un anno, quando la chimica sarà svelata nel corso di un grande evento dimostrativo organizzato dalla stessa Nikola. Ma se la scoperta manterrà la promesse, i campi di applicazione potrebbero comprendere anche i grandi mezzi agricoli, navi e traghetti, gli stessi velivoli. In sostanza, tutti i mezzi di trasporto e da lavoro che necessitano di grandi potenze, ma non possono permettersi frequenti soste per la ricarica.

In linea teorica le prestazioni ipotizzate da Nikola sono realistiche, e spesso raggiunte in test di laboratorio. Ma finora non è mai stata sviluppata una soluzione che risolva problemi collaterali, come l’infiammabilità, l’industrializzazione su vasta scala, la resistenza a numerosi cicli di ricarica o i costi di produzione.

Il Nikola Tre elettrico verrà venduto anche in Italia, con pacco-batterie fino a 1.000 kWh.

Le nuove batterie non utilizzerebbero i metalli rari tipici delle attuali celle, vale a a dire Litio, Cobalto e Nikel  e potrebbero sopportare almeno 2.000 cicli di carica e scarica, con una vita utile di almeno 8-10 anni. Nel caso di una vettura simile a Tesla, l’autonomia potrebbe passare dagli attuali 450 chilometri a oltre 950.

Una chimica tutta diversa, addio metalli rari

Il CEO e fondatore di Nikola Motor Trevor Milton ha dichiarato alla rivista Forbes che si tratta “del più grande progresso mai visto nel settore delle batterie“. E ha aggiunto che questo risultato è stato raggiunto con un cambio totale degli elementi chimici delle celle e “sarebbe difficile spiegare come funziona questa tecnologia senza svelare il segreto della formula“. Eliminando i metalli più rari e costosi, ha aggiunto Milton, non solo si dimezzano i costi per kWh stoccato, ma si migliora la sostenibilità ambientale in fase di produzione e di smaltimento.

Trevor Milton

Molti annunci del genere si sono susseguiti negli ultimi vent’anni, ma sono rimasti purtroppo senza seguito. Le tecnologie delle batteria agli ioni di litio si sono sì evolute (costi e capacità sono migliorate del 50% negli ultimi dieci anni) ma solo in modo lineare, a piccoli passi. Nessuno è riuscito a portare sul mercato il prodotto rivoluzionario. Questo spiega lo scetticismo con il quale è stato accolto anche quest’ultimo annuncio. Milton si è limitato a dire che “Nikola non ha mai promesso quello che poi non ha realizzato, e questo dovrebbe bastare per ora a tacitare chi non ci crede“.

Sarà sul mercato entro il 2021

La verità si saprà verso la fine del prossimo anno al Nikola World technology summit di Phoenix. Nel frattempo l’azienda sceglierà con quale partner automobilistico industrializzare la nuova tecnologia  fra i molti che sembrano interessati. Entro il 2021 le nuove batterie potranno debuttare su un mezzo commerciale. Oggi Nikola ha partnership consolidate soprattutto nell’idrogeno; tra queste Bosch, Meritor e Norway’s Nel Hydrogen.

5 motivi
Il camion di Tesla, il Semi, è ormai pronto: via alle consegne nel 2020.

Secondo Milton l’innovazione nella tecnologia delle batterie non sarà un’alternativa per i camion Nikola Motor, che continueranno ad essere sviluppati partendo dall’alimentazione delle fuel-cells con l’idrogeno. Tuttavia anche in questa configurazione serve una batteria complementare e l’annunciata innovazione dovrebbe contribuire ad aumentare range e prestazioni dei futuri camion ad idrogeno. Nei piani di Nikola, che ha raccolto 500 milioni di dollari sul mercato e ora capitalizza circa 3 miliardi di dollari, c’è anche la realizzazione di una rete di distribuzione proprietaria di idrogeno, secondo il modello dei Supercharger Tesla.

Il MIT: troppo ottimismo sul calo dei costi

L’articolo di Forbes riprende anche un studio del MIT (Insights Into Future Mobility) diffuso martedì. Secondo il report il pacco batterie, oggi, inciderebbe mediamente per 10 mila dollari sul costo di un’auto elettrica, rendendola meno competitiva rispetto ad una termica. “Le previsioni correnti di un rapido declino dei costi nei prossimi anni _ ammonisce il MIT _ sono forse troppo ottimistiche. Non tenono conto dei prezzi delle materie prime che potrebbero rapidamente salire al crescere della richiesta“. Il consensus degli esperti stimerebbe una diminuzione dei prezzi delle batterie del 50% da qui al 2030.

La nostra ricerca _ ha spigato Milton _ ha guardato in tutt’altra direzione e non ha preso in considerazione le materie prime utilizzate oggi. Questo è il motivo per cui abbiamo ottenuto risultati dove gli altri avevano fallito

13 COMMENTI

  1. Quindi con la densità energetica si passerebbe dagli attuali 248 W/kg a circa 500 W/kg?
    Sono proprio curioso di sapere di più sul tipo di chimica utilizzeranno.

  2. Nel 1899 l’auto elettrica “Jamais Contente” supera, per la prima volta nella storia, il limite dei 100 km/h è da allora che non è risolto il problema più grande: le batterie.

    Recentemente abbiamo creduto ad una svolta quanto Caterpillar Venture Capital ha investito in Fisker o meglio nella sua fantomatica batteria allo stato solido dalle potenzialità rivoluzionarie in grado di assicurare grandi autonomie in tempi di ricarica veloci.

    Quindi ci siamo illusi con la flow battery e il suo miracoloso elettrolita liquido, conservato in un serbatoio e fatto scorrere lungo gli elettrodi durante il funzionamento del Quantino di NanoFlowCell a 48 volt che utilizzerebbe un sistema bi-Ion a 2 elettroliti.

    Alcuni sperano nelle batterie al Litio Zolfo con elettrolita solido di superconduttori ionici di idruro di litio e anodo metallico.

    Taluni invece ritengono che l’evoluzione sia rappresentata dalle potenzialità delle batterie potassio ossigeno con il catodo della batteria che memorizza l’energia prodotta dalla reazione chimica metallo-ossigeno o metallo-aria.

    Abbiamo letto del brevetto della promettente batteria australiana elettrolitica Zn-Mn, che utilizza zinco e manganese non tossici, due metalli abbondanti in Australia e un elettrolita acquoso incombustibile per produrre una batteria ad alta densità di energia.

    Quindi ci siamo spaventati due volte.

    La prima per i costi delle vetture elettriche, poi per il famigerato Thermal Runaway della batteria C/LiMO2 dichiarata da tutti i fisici termodinamicamente instabile negli elettroliti, ma comunque utilizzata, in quanto opera in condizioni di stabilità cinetica grazie al film protettivo SEI ed anche perché non si trova di meglio.

    Oggi abbiamo un produttore di trucks con un partner tecnologico importante per lo sviluppo delle fuelcell come Bosch che a sua volta ha stretto un accordo con Powercell Sweden AB, che produce pile a celle a combustibile a idrogeno (fuelcell), per lo sviluppo di celle a combustibile mobili per auto e camion. Un accordo che prevede che le due aziende collaborino su celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica, annunciando la commercializzazione sotto licenza con Powercell, con un inizio di produzione pianificato entro il 2022.

    È dal 2017 che Bosch ha avviato la partnership tecnologica con Nikola Motor per lo sviluppo di due modelli di autocarri pesanti a idrogeno-elettrico da commercializzare entro il 2021 ed ecco l’ennesimo colpo di scena: la panacea di tutti i mali delle batterie viene nuovamente annunciata da un produttore di mezzi pesanti alimentati da fuelcell progettate da Powercell Sweden AB e ingegnerizzate e prodotte da Bosch.

    Forse vale la pena di ricordare la massima Fordista:

    “C’è vero progresso solo quando i vantaggi di una nuova tecnologia diventano per tutti.”

    • E infatti, nonostante tutto, ad oggi non c´é il minimo dubbio che l´elettrico (inteso come sistema di alimentazione) sia la ¨tecnologia verde¨ ad essere disponibile ai piú come mezzo personale di trasporto e su cui i costruttori stanno investendo maggiormente; mentre dell´idrogeno nell´uso comune e popolare non é rimasto altro che vapore acqueo, nebbia che offusca la vista

  3. lo scetticismo con nikolamotors è normale, spero tanto di essere smentito tra un anno, comunque se non sarà nikolamotors qualcun altro con qualcosa di sconvolgente anche per il sistema nel suo complesso prima o poi arriva

  4. ..sarei veramente curioso di sapere quale chimica possano mai usare…il litio a elettrolita liquido per la sua pericolosità è destinato ad essere sostituito a breve, comunque questa è la più grande gara sui tempi e produzioni di massa di nuove batterie per lo stoccaggio sicuro dell’energia con la massima resa e amiche dell’ambiente..nei prossimi 5 anni ne vedremo davvero delle belle.

  5. Altro annuncio farlocco, purtroppo la densità energetica è ad un punto d’arrivo e non di svolta, è difficile accettarlo lo comprendo. Il motore Diesel (senza FAP SCR e cretinate varie) è e resta l’unico sistema di conversione dell’energia termica in energia cinetica con rendimenti medi prossimi al 40% e ovviamente densità energetica almeno 10 volte maggiore delle batterie, praticamente è l’unico sistema applicabile a mezzi pesanti e leggeri. Purtroppo è anche il più ecologico e lo sarà molto a lungo

    • Giovanni, ci vada piano con affermazioni così perentorie. Vedrà che qualcuno la smentirà su questa stessa pagina, con dati molto più attendibili dei suoi.

    • “purtroppo la densità energetica è ad un punto d’arrivo e non di svolta”

      Punto di arrivo?? Per me siamo solo agli inizi di un percorso giusto e radioso.

      Signor Giovanni ho qualche aneddoto da tenere in considerazioni quando siamo pervasi da pessimismo.

      Anche molto tempo fa dicevano….

      Volare con macchine più pesanti dell’aria è impraticabile e insignificante, se non addirittura impossibile.
      (Simon Newcomb, astronomo matematico).

      Le macchine volanti più pesanti dell’aria non sono possibili.
      (William Thomson, presidente della Royal Society e padre della scala di temperatura).

      Un razzo non sarà mai in grado di uscire dall’atmosfera terrestre
      (New York Times, 1936)

      L’uomo non arriverà mai sulla Luna
      (Lee De Forest, scienziato, uno dei padri della radio, 1967.)

      È assurdo pensare che una locomotiva possa andar più veloce di una carrozza a cavalli.
      (The Quarly Review, Gran Bretagna, 1825).

      Viaggiare su rotaia ad alta velocità non è possibile, i passeggeri non riuscirebbero a respirare e morirebbero asfissiati.
      (Dionysys Larder, professore di astronomia).

      Ho davanti a me, nelle mie mani, un puntatore laser. Ne è passata acqua sotto i ponti quando questo prezioso strumento era un ingombrante apparato di tubi con miscela di gas nobili e vederlo adesso tra le mani ridotto in pochi millimetri di un semiconduttore, emettere un fascio laser 1000 volte più potente ed più efficiente in termini energetici rispetto a qualche anno fa.
      Solo questo dovrebbe farla riflettere..

      Buona giornata…

    • Se confrontiamo i cicli Otto, Atkinson, Miller e Diesel a parità di compressione, il ciclo Diesel ha rendimenti inferiori al ciclo Otto.

      Ovviamente gli altri non possono lavorare con il rapporto di compressione ottimale per il Diesel, in quanto detonerebbero per l’autoaccensione all’inizio della fase di compressione per cui, in assoluto, il Diesel ha un rendimento migliore, in quanto gli altri non arrivano a quei rapporti di compressione, si fermano a 1/10 – 1/12.

      Il ciclo Diesel lavora per compressione e autoaccensione alla fine della fase di compressione con un rapporto di compressione intorno a 1/22. Gli organi termodinamici e cinematici del Diesel sono pertanto surdimensionati e pesanti per poter resistere alla compressione elevata e la camera di scoppio è scavata nel cielo del pistone, alto e pesante per ottenere una elevata turbolenza, raccogliendo la carica di sola aria compressa da innescare in uno spazio ridotto nell’iniezione del gasolio a fase di compressione pressoché conclusa. L’elevata compressione dell’aria è l’unico mezzo per portarla a una elevata temperatura affinché il gasolio possa accendersi spontaneamente. La necessità di polverizzare e distribuire il gasolio in maniera uniforme, vaporizzandolo in una massa gassosa per incendiarlo non è cosa semplice anche con l’iniezione diretta ad elevatissima pressione governata dall’elettronica. Il gasolio fatica a bruciare come tutti sappiamo.

      Il Diesel è ingegneristicamente rozzo, arcaico, non ha la raffinatezza fluidodinamica, gli studi dei flussi di aspirazione e combustione delle camere di scoppio del ciclo Otto, conformate anche nella testata per creare quei vortici esplodenti che fanno detonare la benzina con un’esplosione secca, netta, precisa e metallica come le frustate di acceleratore del Ferrari F140 GA.

      I rendimenti teorici sono del 44% contro il 37% del ciclo Otto.

      Ma il rendimento teorico è sono teorico e riguarda la camera di scoppio. Tanta, troppa energia viene sprecata per muovere le valvole, gli organi di distribuzione, le pompe di lubrificazione e raffreddamento, gli organi di bilanciamento, insomma è uno stillicidio energetico che alla fine riduce al 25% il rendimento del Diesel, sotto il 15% per l’Otto e un 17-19 % per un Miller e un Atkinson, ben più vivaci e leggeri del bolso Diesel.

      Tralascio le mie due passioni: il Wankel che trovo sia in assoluto il più geniale dei motori endotermici con il suo movimento epitrocoide e la turbina che arriva ad oltre il 70% di rendimento bruciando kerosene, ottima per generare energia elettrica e caricare le batterie del motore elettrico, ma molto problematica da utilizzare in presa diretta su una vettura.

      Poi c’è la magia.

      La forza invisibile.

      L’elettromagnetismo del motore a induzione e il suo rendimento altissimo, prossimo al 90% con minimi attriti, pochi componenti: un rotore, uno statore e la forza invisibile: l’elettromagnetismo. Una coppia motrice istantanea e costante, fluidità di marcia, silenziosità, neppure la necessità della trasmissione secondaria, un semplice differenziale e via.

      Questa magica essenzialità ha però bisogno della sua riserva d’energia, della batteria. La vettura elettrica non è privilegiata come i treni e le automobiline dell’autopista che usavamo da bambini. Deve imbarcare la sua energia vitale e pesa non poco.

      Personalmente ritengo che sia ancora da venire la panacea di tutte le batterie.

      Ma sono fiducioso.

      Molto fiducioso.

    • Qui non si parla del rendimento del motore, ma delle batterie anche perché il rendimento del motore elettrico e doppio in confronto al Diesel, se non erro intorno all’80%, il problema sono le batterie che non possono a m cumulare ancora tanta energia in pesi relativamente contenuti, così come avviene per i serbatoi delle attuali auto Diesel e benzina

      • È proprio per questo che ci aspettiamo qualcosa di straordinario.
        Fondamentale è risolvere i problemi con un pensiero diverso: scientifico.
        Qui l’approccio non è meramente ingegneristico è prima di tutto fisico-chimico.
        Per questo l’elettrico affascina.

  6. Cerco aiuto per mia figlia. Deve fare una tesina su questo argomento. Ringrazio anticipatamente chi mi può fornire materiale od informazioni.

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