Abbattere i costi di produzione delle celle batteria sotto la soglia dei 100 dollari per kWh di capacità. Questo l’obiettivo di Elon Musk con lo sviluppo della colossale fabbrica Tesla Gigafactory. Vediamo come.
Con l’avvio della Gigafactory, lo stabilimento del Nevada che occupa oltre 1.200 ettari di superficie e a regime sarà l’ edificio più grande del mondo, Tesla sembra intenzionata a cambiar pelle: da costruttore di auto a costruttore di batterie. Gigafatcory, infatti, avrà una capacità produttiva finale di 150 Gigawattore (già 50 GWh entro fine 2018); potrà produrre cioè un numero di pacchi batteria sufficiente ad equipaggiare 1,5 milioni di auto elettriche all’anno.
Non tutta la capacità, ovviamente, sarà destinata alle quattro ruote: dallo stabilimento del Nevada escono anche gli accumulatori domestici Powerwall, i grandi Powerpack utilizzati negli impianti civili e i super accumulatori come quello realizzato l’anno scorso in Australia, che è il più grande al mondo con i suoi 129 MWh di capacità.
La cella batteria si rinnova
Ma non è solo questione di quantità. In Gigafactory, infatti, cambia la tipologia delle celle cilindriche utilizzate per assemblare i pacchi batteria e si rivoluziona il processo produttivo; tanto che il patron Elon Musk ha dichiarato che le celle usciranno dalla linea di produzione «veloci come proiettili di una mitragliatrice». Secondo tradizione, anche sulle batterie della sua Tesla Musk è prodigo di informazioni quando si tratta di dare spettacolo e conquistare titoli sui giornali, ma estremamente riservato quando si tratta di entrare nel dettaglio tecnico. Di certo si sa che la tecnologia è sempre quella degli ioni di litio, con composizione chimica NCA (Nichel, Cobalto, Ossido di alluminio) per il catodo. Ma le nuove celle sfornate dalla fabbrica del Nevada e contrassegnate dalla sigla “2170” sono più voluminose di quelle con la sigla “18650” utilizzate precedentemente, prodotte in Asia dal partner Panasonic, e uscirebbero dalle macchine già collegate tra loro come il nastro caricatore di un mitragliatore, attraverso, pare, il sistema di raffreddamento. Ciò comporterebbe un significativo risparmio di costi in fase di assemblaggio.
Le nuove celle “2170” nascono assieme al progetto dell’ultimo modello Tesla, la Model 3, e hanno un diametro di 21 millimetri per un’altezza di 70, contro 18 millimetri di diametro e 65 di altezza di quelle “18650” utilizzate per le altre due vetture Tesla in produzione, Model S e Model X. Nell’ultima configurazione entrambi i modelli adottano un pacco batterie costituito da 16 moduli di 516 celle ciascuno, per un totale di 8.256 celle. Messe in linea tra loro, garantiscono una capacità energetica totale di poco superiore ai 100 kWh per un’autonomia dichiarata di 480 chilometri. Dall’esordio nel 2013 ad oggi anche le celle “18650” hanno subìto un’evoluzione incrementale che ha ridotto il costo di produzione di oltre il 10% e aumentato le prestazioni di circa il 6%.
Obiettivo: 100 dollari a kWh
Ma le “2170” sono nate per ottenere risultati ancora migliori su entrambi i fronti. Grazie a dimensioni superiori del 46% migliorerebbe l’efficienza fra il 10 e il 15% e diminuirebbe il tempo di ricarica, tollerando l’impiego di Fast Charger a potenze superiori ai 135 KW, limite massimo per il pacco batterie precedente. Le celle sono assemblate in moduli di 31 ciascuno; a loro volta questi moduli vengono collegati per formare 4 pannelli più grandi da 23 e 25 moduli ciascuno. Infine questi 4 pannelli uniti insieme formano il pacco batterie completo di una Model3 per un totale di 2.976 celle e una potenza di 50 kWh. Questo è il pacco più piccolo mentre la versione “long range”, da 74 kWh, consiste di 4.416 celle raggruppate in moduli di 46 sempre assemblate in 4 pannelli. Il nuovo processo produttivo e l’impiego promiscuo per autotrazione e per accumulo stazionario domestico permetterebbe poi di ridurre i costi delle celle del 30% circa. Attualmente gli analisti ritengono che il costo del pacco batteria della Model 3 sia attorno ai 150 dollari per kWh, ma l’obiettivo di Musk, quando Gigafactory sarà a regime, è di abbattere ulteriormente i costi attorno ai 100 dollari per kWh entro il 2020.
Proprio i risultati ottenuti sul fronte dei costi delle batterie con il completamento di Gigafactory sarebbe il fattore di maggior competitività della Tesla. Secondo uno studio di Bloomberg New Energy Finance, infatti, il prezzo medio delle batteria agli ioni di litio, stimato sulla base di 50 produttori, è oggi attorno ai 200 dollari per kWh. In un anno è sceso del 24% e del 500% rispetto al 2010. Bloomberg ritiene però che scenderà ancora sotto i 100 dollari per kWh entro il 2025. A quei livelli le auto elettriche avranno prezzi identici alle auto a motore termico.