Renault ZOE: batteria agli ioni di litio per maggiore potenza e autonomia
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Fin dal suo lancio, ZOE si è posizionata ai vertici della sua categoria in termini di autonomia. Dopo tre anni di commercializzazione, ZOE ha raddoppiato la propria autonomia grazie alla batteria Z.E.40. La terza generazione fa un ulteriore passo avanti. Analisi approfondita.
Dal 2012, i veicoli elettrici del gruppo Renault sono alimentati da batterie agli ioni di litio. Queste batterie – sicure e collaudate – si sono affermate nel corso degli anni come il punto di riferimento nel mondo dei veicoli elettrici. Tuttavia, il loro funzionamento può ancora sembrare astratto.
Come sono realizzate le batterie di un veicolo elettrico?
Si presentano come celle, collegate tra loro e controllate da un circuito elettronico (il Battery Management System o BMS). Il loro numero, le loro dimensioni e la loro disposizione determinano la quantità di energia che la batteria è in grado di immagazzinare. In altre parole, nel settore automobilistico, tutto ciò determina la capacità della batteria dei veicoli elettrici, che viene espressa in chilowattora (kWh).
Ma non tutte le batterie si basano sulla stessa tecnologia. Quella più diffusa oggi, utilizzata anche dalla ZOE, è la batteria agli ioni di litio.
Sebbene la batteria agli ioni di litio si sia ormai affermata come la tecnologia di riferimento nel settore automobilistico, essa si distingue dagli altri tipi di batterie per veicoli elettrici. In particolare dalla batteria ricaricabile a idruro metallico (Ni-MH), che – in quanto tecnologia più economica all’inizio degli anni 2000 – ha dominato a lungo il mercato dei veicoli ibridi. Questa tecnologia presenta tuttavia alcune lacune, come una bassa efficienza di carica (inferiore a quella della batteria al litio).
La batteria agli ioni di litio, che oggi è la soluzione preferita per le auto elettriche, presenta come principali vantaggi una maggiore durata e una densità energetica di gran lunga superiore a quella di tutte le tecnologie concorrenti.
La batteria Ni-NMC della ZOE
La batteria agli ioni di litio è una famiglia che raggruppa diverse tecnologie. Quella che alimenta la ZOE è nota con il nome generico di Li-NMC (litio-nichel-manganese-cobalto). Questo nome deriva dai metalli utilizzati nel catodo della batteria. Come tutte le batterie ricaricabili, è dotata di un anodo, di un catodo e di un elettrolita liquido attraverso il quale gli ioni si spostano da un elettrodo all’altro.
Una capacità raddoppiata a vantaggio dell’autonomia
Nel giro di appena otto anni, il reparto tecnico di Renault ha più che raddoppiato la capacità delle batterie della ZOE, portandola da 23,3 kWh a 41 kWh e infine a 52 kWh.
In che modo? Ottimizzando il design degli elettrodi e la gestione dell’energia. In particolare, ottimizzando la composizione chimica degli elettrodi, per consentire loro di immagazzinare più energia. Il tutto senza dover aumentare il volume della batteria.
Ciò ha permesso di migliorare in modo spettacolare l’autonomia della ZOE: 150 km effettivi nel 2012, 300 km WLTP nel 2016 (batteria Z.E. 40) e 395 km WLTP oggi (batteria Z.E. 50). Grazie a ciò, ZOE è l’auto elettrica da città versatile di riferimento sul mercato. Ed è proprio questo, in quanto punto di forza numero uno nella vendita, a contribuire al suo successo commerciale.
La seconda vita delle batterie della ZOE
Sebbene le prestazioni di queste batterie finiscano comunque per deteriorarsi col passare del tempo, ciò non significa che abbiano raggiunto la fine del loro ciclo di vita. Come vengono quindi riutilizzate le batterie agli ioni di litio della ZOE, al termine dei loro 8-10 anni medi di fedele servizio?
Tra le diverse opzioni possibili, lo stoccaggio stazionario dell’energia si impone come lo scenario di seconda vita più pertinente. Pertanto, quando le loro prestazioni non sono più sufficienti per l’uso automobilistico, le batterie possono alimentare gli impianti di un’abitazione, di un quartiere o di un sito industriale.
Il gruppo Renault ha già realizzato diversi progetti sperimentali di accumulo stazionario di energia utilizzando le batterie della ZOE, a Porto Santo e a Belle-Île-en-Mer. Un approccio che il costruttore ha inteso applicare su vasta scala con il progetto «Advanced Battery Storage», volto a realizzare il più grande impianto di accumulo stazionario di energia elettrica mai progettato in Europa utilizzando batterie di veicoli elettrici. Queste batterie possono anche alimentare altri motori, come quelli delle imbarcazioni elettriche, ad esempio il Black Swan della compagnia Seine Alliance.
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