BP è una delle sette supermajor mondiali di petrolio e gas e, sebbene abbia quasi 20 milioni di barili di petrolio nelle sue riserve e 63.000 chilometri quadrati di nuove esplorazioni, il mondo richiede ancora più energia. Ma le cose sono un po' diverse rispetto a quando l'esploratore George Reynolds iniziò per la prima volta a trivellare il petrolio nei primi anni del 1900, le persone chiedono energia che sia più pulita e migliore e BP guarda al futuro poiché mira a apportare cambiamenti audaci nel modo in cui si mobilita l'automobilista.
John Salkeld (nella foto sotto), direttore tecnologico dell'unità di mobilità avanzata (AMU) di BP, afferma che c'è un cambiamento sismico nel modo in cui le persone e le merci viaggiano in tutto il mondo e che proviene da tre grandi fattori:la tecnologia (veicoli elettrici, batterie ed elaborazione big data); consumatori (che stanno rapidamente cambiando le loro opinioni e abbracciando la mobilità condivisa, i servizi on-demand e la comodità del touch-screen); e città (che stanno cercando di mantenere le persone in movimento mentre affrontano la congestione e l'inquinamento).
Tutti questi fattori stanno guidando un futuro diverso e il punto cruciale è che i veicoli elettrici svolgono un ruolo incredibilmente importante in tutto questo. Poiché le case automobilistiche offrono al pubblico una scelta più ampia e l'infrastruttura di ricarica migliora, le persone inizieranno a passare all'automobilismo a emissioni zero, e ciò in definitiva significa una minore domanda di petrolio. Attualmente ci sono solo cinque milioni di veicoli elettrici nel mondo, ma in base alle tendenze attuali, la stessa BP ritiene che entro il 2040 tale cifra potrebbe raggiungere i 350 milioni. Tuttavia, essere in grado di caricare un'auto il più velocemente possibile con benzina e diesel sarà fondamentale per l'adozione di massa, afferma Salkeld.
Quando pensiamo alla ricarica ultraveloce oggi, è in grado di raggiungere 100 miglia di autonomia in 10 minuti, il che equivale a una velocità di ricarica di 150 kW – e a tal fine BP ha lanciato la sua prima stazione di ricarica ultraveloce in Germania (che per inciso può essere aggiornato a 320kW). L'anno scorso hanno acquisito Chargemaster, la più grande rete di ricarica per auto elettriche del Regno Unito, ed entro la fine dell'anno saranno installati 100 caricabatterie Ultracharge da 150 kW nei piazzali di 50 BP e 400 unità saranno alle stazioni di servizio entro la fine del 2021. E questa è una buona notizia, visti i risultati di BP da uno studio condotto con National Grid nel Regno Unito, in cui solo 50 stazioni di ricarica ultraveloci situate in luoghi strategici del Regno Unito significherebbero che il 95% della popolazione sarebbe a breve distanza in auto da una stazione di ricarica.
Ma per ammissione della stessa BP ci vorrà molto duro lavoro per rendere la ricarica ultraveloce una realtà, in primo luogo in termini di aiutare i consumatori a capire di cosa si tratta, ma anche l'impatto sulle infrastrutture. Se non c'è modo per i consumatori di ricaricare a casa, dovranno trovare un punto di ricarica altrove conveniente e per coloro che viaggiano su lunghe distanze per lavoro o per visitare la destinazione di famiglia e amici, la ricarica sarà fondamentale, così come per i conducenti commerciali, per i quali ogni ora l'auto viene spesa in carica, sta perdendo soldi.
“Dovremo rafforzare la rete per consentire qualsiasi forma di ricarica di massa in casa o sul piazzale, ma abbiamo anche bisogno delle auto stesse. L'auto di serie con la ricarica più veloce al momento è una Model 3 che può essere caricata a 200kW, l'anno prossimo vedremo la Porsche Taycan con una capacità di 350kW [aggiungendo più di 60 miglia di autonomia in quattro minuti] ma questi sono ancora veicoli premium e non ci fermeremo finché questa capacità non sarà disponibile per il mercato di massa dei veicoli di consumo”, rivela Salkeld.
Il mese scorso si è tenuta una conferenza con CharIN (un'associazione il cui scopo è sviluppare e creare Combined Charging System DC per la ricarica rapida e ultraveloce), dove hanno riunito 200 persone da tutto il mondo coinvolgendo tutti i principali attori del settore, compresi i loro concorrenti , decisori governativi e autorità cittadine.
Uno dei cardini per ottenere una ricarica ultraveloce è la tecnologia della batteria e, quando BP ha preso questa opinione, ha contattato il settore e Store Dot è apparso come leader in questo campo. Quindi, 18 mesi fa hanno investito 20 milioni di dollari per aiutare con la produzione di queste batterie, ma va oltre l'investimento finanziario. Sono molto desiderosi di portare la tecnologia in avanti sul mercato ed è per questo che hanno lavorato molto duramente con il team StoreDot per mettere insieme questa dimostrazione all'evento EcoMotion a Tel Aviv, Israele, che ha visto l'azienda tecnologica prendere una pausa - ripiano lo scooter elettrico Muvi dell'azienda spagnola Torrot e sostituisci le celle con la sua tecnologia FlashBattery in un pacco batteria da 7 kg.
StoreDot è stata fondata nel 2012 dall'Università di Tel Aviv con l'idea di poter prendere nuovi materiali come metalloidi insieme a composti organici per cambiare il mondo dell'accumulo di energia e ottimizzare quei materiali per una ricarica ultraveloce. Finora il produttore di celle ha raccolto un totale di £ 130 milioni da alcuni dei più grandi attori del settore tra cui Samsung, BP, Daimler e TDK Corporation, quindi hanno coperto il lato del mercato dell'elettronica domestica, e quindi in termini di automotive, l'infrastruttura per il veicolo, il veicolo stesso e le capacità di produzione. Il team composto da 115 persone (di cui 35 dottorandi) ha sede nel suo laboratorio all'avanguardia a Herzliya, comprende 30 dottorandi e più di 50 ingegneri nel campo multidisciplinare della chimica organica, delle scienze dei materiali, della fisica e dell'elettrochimica.
StoreDot ha iniziato con la sua FlashBattery standard PD (Power Delivery) da 2,5 amp per smartphone, una batteria a ricarica istantanea che può ricaricarsi completamente in soli cinque minuti. In realtà è in grado di fornire fino a 10 °C o 5 amp (e anche una tensione più elevata), raggiungendo una velocità di ricarica notevolmente rapida che è fino a 100 volte più veloce di qualsiasi altra batteria per dispositivo mobile, scaricando completamente uno smartphone in 60 secondi, ma sarebbe richiedono un caricatore molto più grande. Questa batteria da 100 watt (simile a un laptop) è di soli cinque pollici cubi, quindi è stata un'introduzione molto più semplice sul mercato e sarà disponibile il prossimo anno. Il passaggio successivo consisterà nel montare la batteria sul telefono anziché nella banca di alimentazione.
Chiedo al fondatore e CEO di StoreDot, il dottor Doron Myersdorf, se la ricarica rapida ha effetti dannosi sulla FlashBattery. "Dovevamo ottimizzare il numero di cicli che avrebbe fatto, quindi dopo 500 cicli di ricarica, la batteria si esaurirà all'80% e continuerà a deteriorarsi. Questo è sempre un compromesso tra la densità di energia e il numero di cicli che vuoi ottenere e abbiamo la stessa sfida con lo scooter elettrico per il quale puntiamo a 1000 cicli e in un EV circa 1500".
A proposito, quello che è seguito è stato un nuovo tipo di batteria per auto elettriche costituita da composti organici proprietari, basati sui materiali innovativi utilizzati nella sua FlashBattery per dispositivi mobili. StoreDot ritiene che l'ansia da autonomia sia oggi l'ostacolo numero uno per l'adozione dei veicoli elettrici, e mentre tutti dicono che è impossibile caricare nello stesso lasso di tempo necessario per fermarsi a fare benzina, hanno dimostrato che è possibile e hanno in programma di lanciarlo in pochi anni.
A differenza dei suoi concorrenti, StoreDot ha completamente riprogettato la batteria. Quindi è ancora agli ioni di litio, il meccanismo di trasferimento della corrente dall'anodo al catodo, ma i componenti della batteria non contengono grafite che è il problema numero uno con la ricarica rapida e perché il Galaxy Note 7 continuava a esplodere. È a causa della resistenza, del calore e dell'incapacità del litio di diffondersi rapidamente nel materiale attivo.
Il materiale attivo utilizzato nella FlashBattery di StoreDot è un lotto di metalloidi (un semiconduttore), che utilizza silicio, germanio e stagno. Queste nanoparticelle sono rivestite con molecole organiche. Sebbene i materiali organici facciano bene all'ambiente, la batteria utilizza ancora litio e cobalto, ma StoreDot sta cercando di ridurre la quantità di cobalto, quindi si sta spostando da qualcosa chiamato NMC 622 a NMC 811. I numeri si riferiscono al rapporto tra nichel, manganese e cobalto nel materiale catodico. NMC 811 è l'ultima versione disponibile in commercio, che, come suggeriscono i rapporti, ha un contenuto di nichel maggiore e meno manganese e cobalto rispetto al suo predecessore, NMC 622.
“La nostra seconda generazione di batterie sarà ancora migliore per l'ambiente, ma mancano ancora cinque anni. È la progettazione delle reazioni elettrochimiche che devono essere ripensate con un focus ambientale e abbiamo il miglior team al mondo per affrontare un tale compito. In primo luogo, però, dobbiamo lanciare la tecnologia di ricarica ultraveloce per guadagnare terreno sul mercato e mostrare che tutto ciò che facciamo in laboratorio è commercialmente fattibile e mostrare delle entrate, e questo ci darà la credibilità per far evolvere il settore e raggiungere i nostri obiettivi ambizioni di produrre una batteria più ecologica. Le nostre batterie di terza generazione non conterranno affatto cobalto", afferma Myersdorf.
Chiedo a Myersdorf se si tratta di un problema nell'approvvigionamento dei materiali:"Stiamo sviluppando apparecchiature per il trattamento dei materiali in modo che siano ottimizzati per la ricarica rapida. Quindi ci sono due cose da considerare:una è ridurre la dimensione di ogni particella in modo che sia nanometrica, questo consente una diffusione molto rapida degli ioni durante la carica, e l'altra cosa è il rivestimento organico:si tratta di piccole molecole di materiale organico che sintetizziamo in loco, allo stesso modo in cui si fa per sviluppare un farmaco o prodotti farmaceutici, e proteggono il silicone. E poi abbiamo la scalabilità in cui mettiamo tutto insieme per costruire la batteria. Quindi, ottenere i materiali non è un problema, è un problema portarli alle giuste proprietà quindi sarà ottimizzato elettrochimicamente per una ricarica rapida. E anche questo fa parte della sfida quando ci viene chiesto quando sarà disponibile per la produzione di massa. Parte di questo è l'accumulo della catena di approvvigionamento e ci vorranno alcuni anni, perché puoi acquistare i materiali ma devi comunque lavorarli in grandi volumi.
“Stiamo cercando di ottenere una svolta nella chimica della cella perché questo è il fattore limitante oggi nel tentativo di ottenere una ricarica rapida. In una batteria agli ioni di litio l'elettrolito è costituito dagli ioni di litio che si spostano dall'anodo al catodo o viceversa. Quando ciò accade crea movimento di elettroni e questa è l'elettricità che ottieni dalla batteria. In genere quello che fai è preparare quello che chiamiamo "liquame", che è la parte umida del processo in cui mescoli tutti i materiali insieme, che poi metti su un foglio per trasformare tutta la corrente", afferma Myersdorf (nella foto sotto).
Continua aggiungendo:“Viene quindi messo in forno ad asciugare e gli elettrodi, che sono codificati su entrambi i lati, vengono tagliati all'incirca delle dimensioni di una carta di credito. Per fare la batteria li impiliamo - anodo su catodo, anodo su catodo - fino a raggiungere la quantità di energia desiderata per la cella. La cella è sigillata e dopo di che passa attraverso un processo di formazione che conferisce alla cella le sue proprietà elettro-capaci."
Sette anni di lavoro, la batteria ha 14 moduli in serie, ciascuno con 12 celle e ciascuno 1 ampere ora. La capacità totale è di 13 amp/ora, circa 0,75 kWh.
StoreDot collabora quindi con partner come Armicell per integrare le celle in un prodotto finale. Ogni voltaggio della cella viene testato e allineato internamente, con una bassa resistenza interna per consentire la ricarica rapida. StoreDot ha anche aggiunto agenti anti-degradazione nella chimica della batteria per affrontare il problema relativo ai problemi che devono affrontare le batterie a ricarica rapida (rapida usura delle batterie).
Fino ad ora non avevano mai provato a trasformare la cella in un prodotto e l'idea di dimostrare la loro capacità di caricare rapidamente la batteria del loro scooter in cinque minuti è venuta da BP, quindi è stato con il fiato sospeso che la stampa mondiale ha assistito a questo evento avvincente.
La batteria è iniziata con una carica del 15% (con un'autonomia di 20 chilometri) ed è stata inserita in un caricabatterie dotato di ventole per consentire il raffreddamento durante la ricarica. È stato quindi collegato a uno schermo live che mostrava voltaggio, temperatura, ampere, percentuale di batteria e lasso di tempo.
La carica è iniziata a 43 volt (la scarica e la carica a impulsi varia da 40 a 50, che è il loro limite) e una temperatura esterna di 33 gradi (può salire fino a 45 gradi prima di spegnersi) e 130 ampere, che è la corrente di carica ideale. Quando l'hanno testato in precedenza, la temperatura esterna non ha mai superato i 32 gradi, ma nonostante sia salita a 37 gradi, 5 minuti e 10 secondi dopo ha raggiunto il 100% di carica, rispetto al normale tempo di ricarica di circa quattro ore, dando allo scooter abbastanza energia fare 70 chilometri. Questo è abbastanza impressionante ed è decisamente vantaggioso quando si intraprendono lunghi viaggi.
Sebbene ciò corrisponda a una velocità di carica in miglia orarie simile a quella di un'attuale batteria Tesla Model S, l'importante è che la tecnologia della batteria sia scalabile, rendendo possibile caricare pacchi molto più grandi, a quel punto potremmo vedere la diffusione di punti di ricarica da 350 kW lungo le reti autostradali di tutta Europa, rendendo la tecnologia StoreDot il pezzo mancante del puzzle è la chimica che consente una ricarica completa di cinque minuti, piuttosto che una semplice ricarica.
StoreDot, insieme a BP, prevede di immettere sul mercato le batterie per scooter nel 2021, quando afferma anche che sarà in grado di caricare un modello Daimler e Mercedes-AMG in cinque minuti. La batteria dell'automobile avrà bisogno di un numero di celle dieci volte superiore a quello della batteria dello scooter e un modo ancora più efficiente di raffreddamento durante l'uso, afferma Myersdorf. A tal fine vale anche la pena notare che StoreDot è in trattative per costruire la sua proposta Gigafactory negli Stati Uniti o in Europa, che commercializzerebbe e produrrebbe la sua tecnologia FlashBattery per il mercato di massa.
Lasceremo l'ultimo parole a Myersdorf:"Invece di fare quello che fanno tutti gli altri, ovvero cercare di estendere l'intervallo tra le cariche, stiamo adottando un approccio diverso che è un modo alternativo per mitigare l'ansia da autonomia che è una ricarica ultraveloce, quindi l'esperienza è simile per rifornire di carburante un'auto convenzionale senza i fumi. Ci sono molte cose che devono cadere in questo posto affinché ciò accada. Uno è l'infrastruttura, come ha detto in precedenza John, con le capacità della rete e guardando come può supportare l'adozione di massa di veicoli elettrici e la stazione di ricarica che deve avere almeno 350 kW di potenza. Quindi ci dovrebbe essere un approccio graduale alla ricarica con prezzi scaglionati in base a diverse tariffe di ricarica, il che aiuterà anche a ottimizzare la durata della batteria.
"Il vero punto di svolta è se la batteria stessa può prendi l'intera potenza, dallo zero al 100 percento, in cinque minuti ed è quello a cui puntiamo. BP ci dice che, secondo i dati rilasciati da Fastned, la carica molto elevata si verifica solo per pochi minuti e poi scende di nuovo per proteggere la batteria. Con la nostra tecnologia c'è molta meno resistenza con i materiali in modo da poter rimanere in quella che viene chiamata una modalità a corrente costante che consente una carica completa in cinque minuti. Alcuni dei più grandi attori stanno dimostrando di poter ottenere una ricarica completa di 30 minuti in pochi anni, quindi ciò che StoreDot ha ottenuto è un balzo in avanti in termini di capacità del settore."
