È iniziata l’era delle batterie? Dati e riflessioni dall’Iea

Proprio oggi è entrato in vigore, sulla gazzetta ufficiale Ue, l’European Critical Raw Materials Act. Un pezzo importante della politica europea rivolta alla decarbonizzazione di energia e trasporti, con l’obiettivo di supportare le sue industrie a partire dal necessario e strategico approvvigionamento di materie prime critiche. Un aspetto che è a dir poco dirimente soprattutto per l’automotive, settore che sarà un traino centrale nella domanda di quest’ultime con la progressiva penetrazione dei veicoli elettrici e ibridi a batteria.

E proprio sulle batterie al litio, tecnologia predominante per la mobilità elettrica e lo stoccaggio di energia, che si concentra il nuovo e interessante report dell’International Energy Agency (Iea) che segue, qualche settimana dopo, quello realizzato interamente sulle previsioni del mercato globale EV 2024. Il report analizza lo stato dell’arte della tecnologia, gli investimenti e le quote di mercato, domanda e offerta di un asset fondamentale per gli obiettivi di decarbonizzazione siglati con l’Accordo di Parigi. Accordi che sono stati ripresi con l’ultima Cop28 e su cui si è incentrato l’ultimo G7 dell’Energia svoltosi a Torino nei giorni scorsi, che ha avuto anche un focus sul ruolo dei biocarburanti sostenibili per il trasporto su strada e non.

La situazione che dipinge l’Iea è del tutto ottimistica per l’ascesa dell’auto elettrica e non solo. Con la progressiva riduzione dei costi, i miglioramenti tecnologici e l’economia di scala – oltre alla promessa di nuove e promettenti innovazioni, come batterie allo stato solido e al sodio – le batterie sono destinate a diventare sempre di più una tecnologia al centro di un’economia globale davvero low-carbon. In realtà, è una tecnologia che già ci accompagna tutti i giorni nella nostra vita digitale con i supporti dell’elettronica di consumo, ma il suo impatto sulla riduzione di emissioni, sulla diffusione di elettricità in zone remote, la possibilità di integrare maggiormente quota di elettricità prodotta da fonti rinnovabili (eolico e solare) per stabilizzare i consumi, di consentire una maggiore autonomia alle vetture elettriche sarà sempre più considerevole.

Secondo le stime dell’Agenzia, un ulteriore crollo dei costi delle batterie del 40% entro il 2030 è destinato a velocizzare il passaggio dal consumo di combustibili fossili. Tuttavia, il tasso di penetrazione dovrà aumentare di circa sei volte in questo decennio per raggiungere gli obiettivi più ambiziosi stabiliti all’ultimo summit delle Nazioni Unite sul cambiamento climatico.

Le installazioni annuali di nuova capacità (GW) in batterie sono passate da zero nel 2010 a 0,1 nel 2012, con una crescita poderosa al 2023 con 41.5 gigawatts secondo l’analisi dell’Iea, specialmente per batterie ad integrazione della rete, per uso domestico e industriale. La maggior parte della domanda di batterie è stata naturalmente trainata dal settore automotive, con un aumento del 40% solo lo scorso anno a supporto di oltre 14 milioni di nuovi veicoli elettrici entrati nel parco circolante a livello mondiale. Numeri che hanno portato le batterie ad essere “la tecnologia energetica commercialmente disponibile con il tasso di crescita più elevato, con raddoppio in solo un anno”. “Le batterie stanno cambiando il gioco sotto i nostri occhi” ha commentato il direttore esecutivo dell’Agenzia, Fatih Birol. “La combinazione di solare fotovoltaico e batterie è ad oggi competitiva con nuovi impianti a carbone in India” e “in pochi anni sarà meno cara di nuovi impianti a carbone a gas in Cina e negli Stati Uniti”.

E i prezzi delle batterie non sono ancora prossimi a stabilizzarsi: entro il 2030, l’Iea prevede che i costi delle batterie scenderanno di un altro 40%, contribuendo a fornire elettricità a milioni di persone senza accesso, riducendo di quasi la metà i costi medi dell’elettricità delle minigrid con il solare fotovoltaico accoppiato alle batterie. Costo di capitale che comunque rimane uno degli ostacoli principali all’installazione in scala degli impianti di stoccaggio, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, mentre a livello tecnologico le batterie al litio più impiegate (come la generazione delle NMC e Lfp) rimangono ancora distanti per garantire autonomia oltre le 24 ore e su base settimanale. Per queste necessità, le batterie al vanadio sono attualmente la soluzione più percorribile.

Restano innegabili i passi in avanti fatti dall’industria e dalla ricerca. Grazie a una riduzione dei costi del 90% dal 2010, a densità energetiche più elevate, a una maggiore durata operativa e a un più ampio mix di materiali e componenti chimiche che possono essere adattate alla disponibilità e al prezzo dei minerali, l’Agenzia afferma che le batterie agli ioni di litio “hanno surclassato le alternative nell’ultimo decennio”. La maggiore densità energetica delle batterie per veicoli elettrici deriva dal loro contenuto relativamente elevato di nichel, mentre i mercati dell’accumulo stazionario si orientano verso prodotti chimici a base di litio e ferro fosfato che non utilizzano nichel o cobalto e offrono “un’infiammabilità ancora più bassa e una durata di vita più lunga”.

“Grazie al calo dei costi e al miglioramento delle prestazioni, le batterie agli ioni di litio sono diventate una pietra miliare delle economie moderne, sostenendo la proliferazione dei dispositivi elettronici personali, compresi gli smartphone, e la crescita del settore energetico”, scrive l’Iea. “Nel 2023, ci sono quasi 45 milioni di veicoli elettrici in circolazione  ̶  tra cui automobili, autobus e camion  ̶  e oltre 85 GW di batterie di accumulo in uso nel settore energetico a livello globale”. Secondo le proiezioni, al 2030 la quota potrebbe aumentare ancora: in uno scenario di decarbonizzazione ottimistico e in linea con il net-zero, le vendite di EV potrebbero essere di 60 milioni di unità annuali, con 1700 TWh di batterie installate. È proprio questa direzione del mercato a premiare, tramite riduzione dei costi e innovazioni tecnologiche, le batterie EV con effetti spillover anche per le batterie ESS (su cui rimane dominante la quota di produzione e installazione della Cina a livello mondiale).

Questa rapida crescita fa sì che il settore energetico rappresenti oggi oltre il 90% della domanda annuale di batterie agli ioni di litio, con un aumento rispetto al 50% del 2016, nonostante “il continuo utilizzo di batterie agli ioni di litio in miliardi di dispositivi personali nel mondo”. Ma il settore dovrà fare molto di più e ancora più velocemente per sostenere la triplicazione della capacità globale di energia rinnovabile entro il 2030, che i Paesi hanno adottato come obiettivo condiviso al termine dei negoziati Cop28 a Dubai alla fine dello scorso anno. “Consentendo una maggiore quota di energie rinnovabili nel sistema elettrico e spostando la fornitura di elettricità quando è più necessaria, le batterie contribuiranno a far progredire gli obiettivi fissati alla Cop28”, afferma l’Agenzia. Ma “la diffusione delle batterie dovrà aumentare in modo significativo da qui alla fine del decennio per consentire al mondo di raggiungere i suoi obiettivi energetici e climatici”, con le batterie che rappresenteranno il 90% di un aumento complessivo di sei volte nella capacità di stoccaggio, con l’idroelettrico da pompaggio che coprirà la maggior parte del resto della domanda.

Mentre, come accennato, la maggior parte della produzione di batterie si trova attualmente in Cina, l’Iea afferma che il 40% della nuova capacità annunciata (GW) nell’ultimo anno si localizzerà negli Stati Uniti e nell’Unione Europea, grazie soprattutto agli incentivi previsti dall’Inflation Reduction Act (Ira) e dalle omologhe misure europee. “Se tutti questi progetti venissero realizzati” si legge nel comunicato stampa “queste economie disporrebbero di una produzione quasi sufficiente a soddisfare il proprio fabbisogno fino al 2030, indirizzandosi verso le emissioni nette zero”.

Nel caso dell’auto elettrica, l’Iea sentenzia: “La discussione globale non più si incentra su se gli EV entreranno nel mercato, ma piuttosto su quanto veloce la loro quota di mercato aumenterà”. È chiaramente una posizione condivisibile se guardiamo ai trend di crescita degli ultimi anni, ma che presenta un caveat geografico: non tutti i mercati, e i contesti nazionali di riferimento, presentano le stesse caratteristiche, gli stessi incentivi all’acquisto, gli stessi schemi di supporto o infrastrutture adeguate e le stesse preferenze. Lo dimostra il caso italiano, come ricostruito da un Policy Brief della Fondazione Eni Enrico Mattei (Feem).

Sono cinque infatti i punti deboli per una più rapida diffusione dell’auto elettrica sui mercati occidentali (soprattutto in un’ottica di competizione delle case automobilistiche euro-americane con i giganti cinesi come BYD) individuati dall’Iea: 1) il costo, con una spesa media maggiorata di 10-15.000 dollari per un nuovo modello EV rispetto ad un’equiparabile auto a benzina, ed è qui che si inseriscono i competitor cinesi con i loro vantaggi comparati e il supporto dello Stato, potendo offrire modelli full-electric o ibridi del 10% meno cari rispetto ad equivalenti a combustione; 2) lo sviluppo dell’infrastruttura di ricarica, in crescita in Cina, Ue e Usa ma in grande ritardo nei paesi in via di sviluppo: oltre $35 miliardi di investimenti saranno necessari per uno scenario di elettrificazione massiccia, fino a $470 miliardi entro il 2050, a livello globale ed escludendo la Cina; 3) la mancanza di standardizzazione, che influisce sulla riduzione globale di costi oltre al riciclo dei materiali, ma che al contempo potrebbe rallentare soluzioni innovative e gli investimenti dei produttori; 4) la necessità di proseguire con l’innovazione: la tecnologia delle batterie cambierà rapidamente per andare incontro alle esigenze dei consumatori, influendo sui mercati upstream e influenzando gli investitori; 5) infine, collegato a questo punto e a gli altri la difficoltà di far emergere filiere produttive dalle miniere ai mercati finali alternative al dominio cinese. Qui servirà maggiormente il supporto pubblico, considerando la natura strategica dell’accesso alle materie prime.

Pechino gode dell’85% della capacità produttiva di batterie (su un totale di 2.5 TWh a livello globale, con più di un terzo installata solo nel 2023), uno share che potrebbe diminuire fino al 67% se tutti gli investimenti in gigafactory annunciati da aziende automotive Ue e Usa andranno in porto. Rimane tuttavia evidente un ritardo sia lungo la supply chain – con la Cina che controlla oltre due terzi dell’estrazione e raffinazione di litio, cobalto, nichel e grafite – sia a livello di componentistica, sia in termini di integrazione industriale sbilanciata nell’Asia-Pacifico: attualmente, le maggiori aziende cinesi, coreane e giapponesi che producono batterie al litio controllano oltre l’80% del mercato. Non esistono produttori occidentali consolidati, con le uniche eccezioni di Northvolt e Tesla (che beneficia dell’ecosistema cinese delle batterie). Le aziende coreane, come LG Energy Solution e Samsung Sdi, stanno emergendo come i principali investitori internazionali nella produzione di batterie all’estero: ad oggi, possiedono oltre 350 GWh di capacità al di fuori della Corea principalmente tramite joint venture con le case automobilistiche occidentali. Le vendite globali di batterie per veicoli elettrici da parte dei produttori di batterie nel 2023 sono state pari a 865 GWh, per un valore di 132 miliardi di dollari in termini di dimensioni del mercato (in base ai pacchi batteria).

Se l’entusiasmo degli investitori privati per batterie e gigafactory non è in discussione – a livello pubblico, oltre $120 miliardi sono stati stanziati per incentivare e localizzare la manifattura tra Usa e Ue – la volatilità che ha caratterizzato i prezzi di alcune materie prime come litio e nichel negli ultimi anni ha diffuso preoccupazione sulla capacità dell’offerta di stare al basso con la domanda (e l’eccitazione) downstream. Prezzi bassi e stabili hanno riportato sulla rotta della parità di costo EV e Ice, considerando la centralità della batteria, oltre ad incentivare il ricorso alle LFP (litio-ferro-fosfato). Tuttavia, senza adeguati segnali nuovi investimenti in capacità estrattiva potrebbero ritardare e così riportare l’equilibrio ottimale tra domanda e offerta nel complesso, ma non incentivare progetti fuori dal controllo di Pechino in un’ottica di maggiore diversificazione e riduzione della “criticità”.

“La crescente domanda di minerali critici per le batterie pone l’accento sulla creazione di catene di approvvigionamento sicure, catene di approvvigionamento sicure, resilienti e sostenibili”, sostiene l’Iea. “Ciò richiederà lo sviluppo di reti internazionali diversificate e di standard ambientali, sociali e di governance per l’estrazione e la lavorazione”. Chiaramente il successo di queste iniziative dipenderà dal grado di cooperazione internazionale, dalla capacità di incoraggiare l’innovazione attraverso la ricerca e lo sviluppo delle composizioni chimiche e del design delle batterie, così come sono necessari quadri normativi che promuovano il riciclo delle batterie. Soluzioni e strategie che dipenderanno principalmente dalle priorità politiche e industriali dei paesi sviluppati, mentre i paesi produttori (come Australia, Cile, paesi africani, Indonesia ecc.) cercheranno di catturare tutti i benefici nell’era delle batterie.