Le batterie potrebbero non sembrare sexy, ma…

Dato che è possibile che il 2024 sarà un anno difficile, mi impegno di tanto in tanto a trovare buone notizie da analizzare, a mio vantaggio, se non a tuo. Quindi oggi parleremo di batterie, che mi rendo conto suona un po’ banale. Ma abbi pazienza e vedi se alla fine non sarai carico.

Il nuovo Rapporto del Rocky Mountain Institute

Nel 1900 circa un terzo delle auto americane erano alimentate a batterie. Ma, come chiarisce un nuovo rapporto completo del Rocky Mountain Institute, c’era un problema: la densità di energia – la quantità di energia trasportata per libbra – era troppo bassa: un’auto poteva percorrere 40 o 50 miglia con una carica. La benzina, al contrario, era una grande riserva di energia: potevi metterne 400 o 500 miglia in un serbatoio. È vero, era altamente infiammabile, creava inquinamento atmosferico e (come scoprimmo in seguito) aumentava la temperatura della terra, ma la densità di energia ebbe la meglio. E in realtà, nessuno si è preoccupato di provare a migliorare le batterie per gran parte del XX secolo finché, in Giappone e negli Stati Uniti, l’elettronica di consumo non ha iniziato a creare domanda. In realtà non era pratico ideare una calcolatrice alimentata a gas, e così l’innovazione si mise all’opera, superando infine le Duracell e gli Everready per darci batterie (per lo più a base di litio) così dense di energia che iniziarono ad essere pratiche per le automobili.

Siamo arrivati ​​al punto che, il mese scorso, una casa automobilistica cinese -a volte chiamata Elon Musk dell’Asia, anche se sembra un insulto immeritato- ha guidato il modello di punta della sua azienda per 600 miglia con una singola carica, superando l’autonomia di 405 miglia della Model S di Tesla.

E il punto del rapporto RMI è che questo tipo di progresso continuerà, perché

L’aumento della densità energetica continua a sbloccare nuovi usi, mentre la diminuzione dei costi migliora l’accessibilità economica e accelera l’adozione da parte del mercato. Questa adozione, a sua volta, determina ulteriori riduzioni dei costi e una continua innovazione: un ciclo di progresso che si autoalimenta. Il risultato è un effetto domino, per cui le batterie entrano in nuovi mercati, da paese a paese e da un settore all’altro. Le tensioni geopolitiche hanno portato nuovi attori sui mercati, accelerando la corsa al vertice.

Il ritmo del cambiamento continua a confondere gli esperti, che sottostimano costantemente il potenziale e la crescita esponenziale delle batterie. Sfidando le previsioni del passato, le batterie ora svolgono un ruolo chiave nella transizione energetica e la loro continua e rapida crescita segnala un cambiamento epocale nel sistema energetico a venire.

Infatti, come chiarisce il rapporto, ogni volta che raddoppiamo l’impiego delle batterie, aumentiamo la densità energetica delle batterie del 18% e riduciamo i costi del 19%. E si stanno verificando molti raddoppi, come chiarisce questo grafico di Bloomberg:

Domande e risposte

Potresti avere delle domande. Come: Potremmo forse costruire abbastanza fabbriche per produrre batterie per soddisfare questa domanda? La risposta, a quanto pare, è sì. Controlla:

La domanda di batterie è cresciuta rapidamente negli ultimi dieci anni, ma anche così, l’offerta manifatturiera è riuscita a superarla: la domanda è cresciuta di un fattore 24, ma la capacità di produzione delle batterie è aumentata di un fattore 42. Poiché i produttori di batterie si aspettano una maggiore crescita, gli aumenti annuali della capacità produttiva continuano ad aumentare: le commesse annuali di oggi per le nuove fabbriche sono più di 18 volte quelle di appena cinque anni fa.

Quando la prospettiva di un aumento della domanda è diventata evidente, i mercati degli investimenti hanno prestato attenzione e hanno messo a disposizione ampi capitali. Secondo Bloomberg New Energy Finance (BNEF), gli investimenti attuali nelle fabbriche di batterie (45 miliardi di dollari nel 2022) sono notevolmente superiori agli investimenti nelle fabbriche solari ed eoliche messe insieme (33 miliardi di dollari).

Poiché la disponibilità di capitale ha cessato di essere il principale fattore limitante, la sfida di soddisfare la domanda è stata principalmente di natura ingegneristica: le fabbriche hanno bisogno di tempo per essere costruite e avviare le operazioni. Le aziende stanno diventando sempre più abili nella costruzione di fabbriche: la prima gigafactory di batterie è stata aperta nel 2016, e ora ne sono in costruzione dozzine. Secondo Benchmark Minerals, ci sono ora 240 gigafactory operative in tutto il mondo, e questo numero è destinato ad aumentare fino a oltre 400 entro il 2030.

In effetti, gli autori del rapporto RMI descrivono questo come il più intenso sviluppo industriale dall’inizio della Seconda Guerra Mondiale, quando l’America convertì la sua base manifatturiera alla produzione bellica. Ho descritto questo straordinario tratto in un articolo otto anni fa su New Republic, quando c’era solo una di queste gigafabbriche in costruzione negli Stati Uniti. Un ingegnere di nome Tom Solomon, che aveva costruito un’enorme fabbrica di chip Intel in Arizona, mi ha aiutato con i conti. Ha iniziato guardando SolarCity, un’azienda di energia pulita che attualmente sta costruendo la più grande fabbrica di pannelli solari della nazione a Buffalo. “La chiamano giga-fabbrica”, dice Solomon, “perché i pannelli che costruisce produrranno un gigawatt di energia solare ogni anno”. Usando l’impianto SolarCity come parametro approssimativo, Solomon ha calcolato che l’America ha bisogno di 295 fabbriche solari di dimensioni simili per sconfiggere il cambiamento climatico – circa sei per stato – più uno sforzo simile per le turbine eoliche.

Quindi, questo sforzo per la batteria (che ovviamente consente ai pannelli solari e alle turbine eoliche di funzionare giorno e notte) è sulla giusta scala. Stiamo facendo dei giga.

Le materie prime

Un’altra domanda che potresti porre è: Non rimarremo senza le materie prime necessarie a queste batterie? Apparentemente no. Poiché la domanda è aumentata, abbiamo trovato molte nuove forniture. Ecco il punto di vista di RMI:

Nel lungo termine, l’analisi della Commissione per le transizioni energetiche indica che ci sono risorse minerali per batterie disponibili più che sufficienti per l’intera transizione energetica. Per raggiungere lo zero netto serviranno solo un quarto del litio di oggi, un terzo del nichel e un quarto delle risorse oggi note di cobalto.

Inoltre, poiché l’offerta di minerali è stata costantemente sotto pressione, le aziende produttrici di batterie hanno investito molto nell’innovazione per contribuire ad alleviare la pressione sul settore minerario. L’innovazione nella maggiore densità energetica della batteria ha portato a una minore necessità di minerali per batteria. La crescita dell’industria del riciclaggio delle batterie allevierà la domanda di nuove miniere di minerali. Lo sviluppo di nuovi prodotti chimici per batterie come i catodi agli ioni di sodio, al ferro, al litio ferro fosfato (LFP) e agli anodi di silicio può diversificare la domanda di minerali.

Potete trovare un’analisi simile di Hannah Ritchie qui, ma in verità mi sembra quasi intuitiva. Quasi ogni giorno ricevo nuovi rapporti dal mondo della tecnologia: ecco, ad esempio, la descrizione di una svolta scandinava nelle batterie agli ioni di sodio “basate su un anodo di carbonio duro e un catodo a base di bianco di Prussia, e prive di litio, nichel, cobalto e grafite”. So cosa significa esattamente? Non lo so, ma so cosa significa in generale: che molte persone lavorano su questo problema. E so che questa particolare azienda sta costruendo una fabbrica in Canada per produrre molte di queste batterie: più giga. E so che una divisione cinese della Volkswagen propone da questa settimana automobili che utilizzano batterie al sodio , anche se con un design un po’ meno esaltato.

Utilità e inutilità di capitalismo e natura umana

Il punto è che ciò su cui stiamo sfruttando ora è l’intelligenza umana, e questo è un bene in notevole espansione. Se si fa affidamento sul petrolio, ogni anno se ne trova meno, ed è più difficile da trovare (non impossibile, come hanno dimostrato i fracker, ma difficile). Ecco perché il prezzo sale. Ma con la tecnologia solare, eolica e delle batterie, non è la merce ma il design che conta, e questi arrivano costantemente: questa iterazione innovativa continua a rendere queste tecnologie più pulite, più convenienti e più efficienti. Questa è la parte utile del capitalismo – e in effetti della natura umana.

La parte non utile del capitalismo – e in effetti della natura umana – è quella parte che utilizzerebbe volentieri gli schiavi per estrarre il cobalto se ciò aumentasse un po’ i margini di profitto. Questa è una delle ragioni per cui gli attivisti sono utili quanto gli ingegneri, perché spingono per cercare di rendere il progresso umano. RMI spera che abbiano iniziato ad avere successo quando si tratta di batterie

Affrontare la disuguaglianza sociale nella catena del valore delle batterie, in particolare nelle miniere di cobalto, è diventata una priorità per il settore. Le aziende e le parti interessate stanno implementando attivamente misure per garantire un approvvigionamento etico e pratiche di lavoro eque. Le iniziative includono rigorosi audit dei fornitori per far rispettare gli standard di lavoro, investimenti nella tecnologia per tracciare le origini dei minerali e partenariati con le comunità locali per migliorare le condizioni di lavoro e i mezzi di sussistenza. Inoltre, si stanno compiendo sforzi significativi per sostenere programmi educativi e sanitari nelle comunità minerarie. Queste azioni sono integrate da uno spostamento verso l’approvvigionamento di materiali da regioni con quadri normativi più solidi e dall’investimento in tecnologie alternative delle batterie che riducono la dipendenza da minerali soggetti a conflitti come il cobalto. Questo approccio su più fronti mira a creare una catena del valore delle batterie più equa e sostenibile, mitigando gli impatti sociali associati all’estrazione dei minerali.

Spero vivamente che questo sia vero, perché in generale l’energia rinnovabile rappresenta un grande passo avanti per le persone più povere e vulnerabili del pianeta: non solo sono le più esposte alle calamità climatiche, ma nove milioni muoiono ogni anno a causa della respirazione di sottoprodotti della combustione dei combustibili fossili. (Si tratta di una morte su cinque su questo pianeta).

Attivismo e costante pressione politica

L’altro motivo per cui gli attivisti sono necessari, ovviamente, è che il capitalismo e la natura umana non riescono a far sì che ciò accada da solo, almeno al ritmo necessario per stare al passo con la fisica del riscaldamento globale. Ciò richiede una pressione politica costante, del tipo che ci ha portato l’IRA. Come afferma il rapporto RMI,

Governi, aziende, ricercatori e sostenitori del clima dovranno unirsi per promuovere una crescita sostenibile ed equa nel settore delle batterie. Ciò include un focus su ricerca e sviluppo innovativi per tecnologie sostenibili e soluzioni adattabili, sostenuti da finanziamenti governativi e investimenti aziendali. La collaborazione è fondamentale, con particolare attenzione alla creazione di catene di fornitura eque e al miglioramento della trasparenza, rafforzate da normative standardizzate per garantire sicurezza, qualità e integrità ambientale.

Allo stesso tempo, sarà fondamentale adottare i principi dell’economia circolare. Ciò comporta la progettazione di batterie per un riciclaggio più semplice e una maggiore durata, la promozione del riutilizzo dei materiali e il supporto delle infrastrutture per processi di riciclaggio efficienti. I ricercatori e le aziende possono svolgere un ruolo fondamentale nel progresso di queste tecnologie, mentre i governi possono contribuire implementando politiche e normative di sostegno, garantendo un approccio coeso e sostenibile in tutto il settore.

Per garantire l’equità nella crescita del settore delle batterie, le politiche devono distribuire equamente costi e benefici, soprattutto nelle regioni minerarie. Sono necessari investimenti significativi nelle comunità locali e nella creazione di posti di lavoro sostenibili, come sottolineato dall’impegno della Casa Bianca per una catena di approvvigionamento nazionale per i minerali critici. Inoltre, una comprensione più ampia degli impatti della giustizia ambientale è cruciale, al di là delle tradizionali analisi dei gas serra e dei costi, per valutare pienamente gli effetti socioeconomici e ambientali locali.

Potremmo fare la stessa analisi con pannelli solari, turbine eoliche, pompe di calore, biciclette elettriche e un sacco di altre tecnologie, e forse lo faremo. Ma spero che questo serva a ricordarvi che non tutto è perduto; che mentre siamo impegnati nel compito, a volte triste, del cambiamento politico, ci sono forze all’opera sul pianeta che dovrebbero metterci… beh, una carica dentro di noi.

di Bill McKibben

Immagine: The Crucial Years