Auto elettriche, pilastro della decarbonizzazione ma con sfide da affrontare
Il settore automobilistico cinese si trova in una fase di trasformazione epocale. Mentre il mondo intero cerca di rispondere alla crisi climatica, i veicoli elettrici (EV) sono emersi come strumenti chiave per ridurre le emissioni di carbonio. In Cina, il più grande mercato automobilistico del pianeta, l’elettrificazione non è più una semplice tendenza tecnologica, ma un elemento centrale della strategia nazionale per raggiungere la neutralità carbonica. Con l’obiettivo di raggiungere il picco delle emissioni entro il 2028, il governo cinese sta spingendo con forza lo sviluppo di veicoli elettrici e a basse emissioni. Tuttavia, nonostante i vantaggi evidenti, emerge una complessità cruciale: i veicoli elettrici non offrono benefici ambientali immediati. Un “effetto ritardo” nella riduzione delle emissioni è stato identificato a causa delle alte emissioni generate durante la fase di produzione, in particolare nella fabbricazione delle batterie. Questo fenomeno richiede una comprensione più sfumata della sostenibilità dei veicoli elettrici e sottolinea l’importanza di miglioramenti sistemici lungo tutta la catena del valore, dalla rete elettrica all’infrastruttura.
Una ricerca condotta da Peng Yonglun dell’Istituto di Ispezione e Prova delle Attrezzature Speciali di Pechino, insieme a Zhou Bin e Wang Bingjian dell’Istituto di Supervisione della Qualità dei Prodotti di Pechino/Centro Nazionale di Supervisione e Prova della Qualità Automobilistica (Pechino), pubblicata nel 2024, fornisce un’analisi approfondita dell’impronta di carbonio dei veicoli elettrici rispetto ai tradizionali veicoli a motore a combustione interna (ICE). Lo studio conferma che, a lungo termine, i veicoli elettrici offrono un vantaggio significativo in termini di riduzione delle emissioni, ma questo vantaggio non è istantaneo. Esiste un periodo di “ammortamento del carbonio” iniziale. Questa scoperta è fondamentale per comprendere che il ruolo dei veicoli elettrici nella lotta al cambiamento climatico va oltre la semplice sostituzione del motore: richiede un approccio olistico che affronti le emissioni in ogni fase del ciclo di vita del veicolo.
La gravità della crisi climatica è innegabile. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), le emissioni globali di anidride carbonica hanno raggiunto i 34,4 miliardi di tonnellate nel 2022, un nuovo record storico nonostante gli investimenti crescenti nelle energie rinnovabili. I combustibili fossili continuano a dominare il mix energetico globale, rappresentando l’82% del consumo di energia primaria. In questo contesto, la Cina, come maggior emettitore di CO₂ al mondo, è sotto una pressione enorme per rispettare i suoi impegni climatici, noti come “dual carbon goals”: raggiungere il picco delle emissioni prima del 2030 e la neutralità carbonica entro il 2060. Il settore dei trasporti, responsabile di oltre l’11% delle emissioni totali del paese, è un fronte fondamentale in questo sforzo.
Storicamente, l’impatto ambientale dell’industria automobilistica è stato più evidente durante la fase di utilizzo, quando le auto a benzina e diesel emettono CO₂ ad ogni chilometro percorso. Tuttavia, con il miglioramento dell’efficienza dei veicoli e l’accelerazione dell’elettrificazione, l’attenzione si è spostata sulle emissioni a monte e a valle, ovvero sull’intero ciclo di vita del prodotto, dal “cradle to grave”. Questo include l’estrazione delle materie prime, la produzione dei componenti, l’assemblaggio del veicolo, la generazione di energia per la ricarica e lo smaltimento o il riciclo a fine vita. Per i veicoli elettrici, la batteria è il componente più intensivo dal punto di vista delle emissioni, sia per i materiali critici come litio, cobalto e nichel, sia per l’energia richiesta per la produzione delle celle.
L’analisi del team di ricerca si basa sui dati del China Automotive Low-Carbon Action Report (2020), uno studio fondamentale che ha valutato le emissioni del ciclo di vita di diversi tipi di veicoli. Lo studio suddivide le emissioni in due fasi principali: il ciclo del veicolo e il ciclo del carburante. Il ciclo del veicolo comprende tutte le emissioni derivanti dall’estrazione dei materiali, dalla produzione e dalla manutenzione, mentre il ciclo del carburante include le emissioni derivanti dalla produzione del carburante e dal suo consumo durante la guida. Per i veicoli a benzina, il ciclo del carburante domina, rappresentando oltre l’80% delle emissioni totali. Al contrario, per i veicoli elettrici, il ciclo del veicolo ha un peso maggiore a causa della produzione della batteria, che rappresenta quasi la metà delle emissioni totali del ciclo di vita.
Nel 2019, le emissioni medie del ciclo di vita per un’auto a benzina erano di 209,0 grammi di CO₂ equivalente per chilometro (g CO₂e/km), rispetto ai 153,7 g CO₂e/km di un veicolo elettrico a batteria (BEV), una riduzione del 26,5%. Questo vantaggio è principalmente dovuto alle emissioni zero allo scarico dei veicoli elettrici e all’aumento progressivo della quota di energia rinnovabile nella rete elettrica cinese. Tuttavia, questo confronto presuppone una durata del veicolo di 150.000 chilometri. Quando le emissioni vengono analizzate anno dopo anno, emerge un quadro diverso nei primi anni di proprietà.
Lo studio rivela un chiaro “effetto ritardo” nella riduzione delle emissioni dei veicoli elettrici. Nel primo anno, un BEV emette circa 11,5 tonnellate di CO₂, contro le 8,3 tonnellate di un’auto a benzina. Questo deficit iniziale è dovuto alle emissioni più elevate nella fase di produzione: 10,4 tonnellate per un veicolo elettrico contro 6,1 tonnellate per un’auto a benzina. Il divario si riduce ogni anno mentre l’auto a benzina accumula emissioni dalla combustione del carburante, che ammontano a circa 2,2 tonnellate all’anno, rispetto a 1,1 tonnellate per un veicolo elettrico ricaricato con il mix elettrico attuale della Cina. Al quarto anno di proprietà, le emissioni cumulative del veicolo elettrico e dell’auto a benzina sono pressoché equivalenti. Da quel momento in poi, il veicolo elettrico inizia a fornire un risparmio netto di carbonio, con il vantaggio che aumenta nel tempo.
Questo periodo di ammortamento di quattro anni è un’informazione cruciale per i decisori politici, i produttori automobilistici e i consumatori. Indica che i benefici ambientali dei veicoli elettrici non sono automatici, ma dipendono da un uso a lungo termine. Se i veicoli elettrici vengono guidati raramente o sostituiti prematuramente, il loro vantaggio nel ciclo di vita potrebbe non concretizzarsi mai. Questa scoperta mette in discussione l’assunzione che il semplice passaggio all’elettrificazione garantisca benefici climatici immediati e sottolinea l’importanza di massimizzare l’utilizzo e la longevità del veicolo.
Per potenziare il potenziale di riduzione del carbonio dei veicoli elettrici, i ricercatori propongono una strategia a quattro punti. In primo luogo, chiedono un’innovazione tecnologica continua per ridurre le emissioni nella fase di produzione, in particolare nella produzione delle batterie. Anche se i progressi nella chimica delle batterie, nella densità energetica e nell’efficienza produttiva hanno già iniziato a ridurre l’impronta di carbonio dei veicoli elettrici, sono necessari ulteriori progressi. Lo studio osserva che, entro il 2021, nonostante l’aumento della complessità del veicolo e l’uso di materiali leggeri – che hanno un elevato carbonio incorporato – le emissioni di produzione dei veicoli elettrici si erano stabilizzate, indicando che i guadagni di efficienza stanno compensando altri fattori. Questo suggerisce che, con investimenti mirati nella produzione verde, come l’uso di energia rinnovabile nelle gigafabbriche delle batterie e il miglioramento della trasparenza della catena di approvvigionamento, il debito di carbonio iniziale dei veicoli elettrici potrebbe essere ridotto in modo significativo.
In secondo luogo, i ricercatori sottolineano l’importanza di accelerare la decarbonizzazione della rete elettrica. Poiché i veicoli elettrici dipendono dall’elettricità, la “pulizia” di questa elettricità influisce direttamente sulle loro emissioni totali. In Cina, la quota del carbone nella generazione elettrica è gradualmente in calo, mentre l’energia eolica, solare e idroelettrica si sono espanse rapidamente. Questa transizione ha già prodotto risultati misurabili: tra il 2019 e il 2021, le emissioni annuali del ciclo del carburante dei veicoli elettrici sono passate da 1,1 a 1,0 tonnellate di CO₂, mentre quelle delle auto a benzina sono aumentate da 2,2 a 2,7 tonnellate, probabilmente a causa di cambiamenti nel raffinamento del carburante e nelle tendenze di efficienza dei veicoli. Di conseguenza, il vantaggio relativo in termini di emissioni dei veicoli elettrici è cresciuto dal 26,5% al 43,4% sull’intero ciclo di vita. Questo sottolinea una potente sinergia: più pulita è la rete, maggiore è il beneficio dell’elettrificazione. Pertanto, le politiche che promuovono lo sviluppo delle energie rinnovabili e la modernizzazione della rete non sono solo iniziative energetiche, ma componenti essenziali della decarbonizzazione dei trasporti.
In terzo luogo, lo studio affronta la tendenza crescente di aumentare la dimensione della batteria e l’autonomia dei veicoli elettrici. Mentre i consumatori richiedono autonomie maggiori per alleviare l'”ansia da autonomia”, batterie più grandi significano più materie prime, emissioni di produzione più elevate e un peso del veicolo maggiore, che a sua volta riduce l’efficienza. I ricercatori propongono un approccio più razionale alla progettazione dell’autonomia, suggerendo che molti veicoli elettrici sul mercato oggi abbiano una capacità della batteria superiore a quella necessaria per l’uso quotidiano tipico. Ottimizzando la dimensione della batteria in base ai modelli di guida reali, i produttori possono ridurre sia i costi che le emissioni. Questo richiede un cambiamento nelle aspettative dei consumatori e un investimento parallelo nell’infrastruttura di ricarica per garantire che i conducenti possano ricaricare in modo comodo e rapido, riducendo così la necessità di batterie sovradimensionate. Le reti di ricarica rapida, le stazioni di scambio batteria e i sistemi di ricarica intelligente che si integrano con le fonti rinnovabili possono tutti contribuire a un ecosistema dei veicoli elettrici più efficiente e sostenibile.
In quarto luogo, i ricercatori evidenziano la necessità di aumentare il chilometraggio annuale dei veicoli elettrici. I dati mostrano che la distanza media annuale percorsa dalle auto in Cina è in calo, passando da 13.000 chilometri nel 2015 a meno di 10.000 chilometri nel 2022. Un utilizzo inferiore significa che le alte emissioni iniziali di produzione dei veicoli elettrici vengono distribuite su un numero minore di chilometri, indebolendo il loro vantaggio nel ciclo di vita. Per contrastare questa tendenza, gli autori raccomandano di sviluppare sistemi di trasporto intelligenti (ITS) per ridurre il traffico, migliorare l’efficienza del percorso e incoraggiare un uso maggiore del veicolo. La gestione intelligente del traffico, le tecnologie dei veicoli connessi e le piattaforme di mobilità integrate possono aiutare a ottimizzare i modelli di viaggio e rendere i veicoli elettrici una scelta più attraente e pratica per gli spostamenti quotidiani e i viaggi a lunga distanza.
Le implicazioni di questa ricerca vanno oltre le specifiche tecniche e i calcoli delle emissioni. Indicano una trasformazione sistemica più ampia necessaria per realizzare appieno il potenziale della mobilità elettrica. Questo include non solo l’innovazione tecnologica, ma anche la coordinazione politica, l’educazione dei consumatori e lo sviluppo dell’infrastruttura. I governi possono incentivare la produzione di batterie a basse emissioni di carbonio attraverso sussidi o meccanismi di prezzo del carbonio. I produttori automobilistici possono adottare principi dell’economia circolare progettando veicoli per un più facile smontaggio e il riutilizzo delle batterie. Le aziende elettriche possono offrire tariffe basate sull’orario che incoraggiano la ricarica durante i periodi di alta produzione rinnovabile. E i pianificatori urbani possono dare priorità all’infrastruttura amica dei veicoli elettrici nei nuovi sviluppi.
Inoltre, lo studio serve come promemoria che la sostenibilità non è una scelta binaria tra veicoli elettrici e a benzina, ma uno spettro di possibilità plasmato da molteplici fattori. L’impronta di carbonio di un veicolo elettrico a Pechino, dove il carbone gioca ancora un ruolo significativo nella generazione di energia, è diversa da quella di Yunnan, dove domina l’energia idroelettrica. Allo stesso modo, un veicolo elettrico che percorre 20.000 chilometri all’anno ha un profilo ambientale molto migliore di uno che ne percorre 5.000. Queste sfumature sono fondamentali quando si valuta l’impatto reale dell’elettrificazione.
Guardando al futuro, la traiettoria dell’industria automobilistica cinese avrà ripercussioni globali. Come più grande produttore e consumatore di veicoli elettrici al mondo, le politiche e le tendenze di mercato cinesi influenzano le catene di approvvigionamento, gli standard tecnologici e i risultati climatici a livello globale. La capacità del paese di ridurre le emissioni del ciclo di vita dei veicoli elettrici stabilirà un benchmark per altre nazioni che perseguono transizioni simili. La ricerca di Peng, Zhou e Wang fornisce una base solida e basata sui dati per questo sforzo, offrendo intuizioni pratiche che vanno oltre le narrazioni semplicistiche.
In conclusione, i veicoli elettrici sono uno strumento vitale nella lotta contro il cambiamento climatico, ma il loro successo dipende da molto più che semplicemente sostituire i motori con le batterie. Richiede un approccio olistico che affronti le emissioni a ogni fase – dalla miniera alla ruota al riciclo. Investendo in una produzione più pulita, in un’energia elettrica più verde, in un design più intelligente e in un uso più efficiente, la Cina può assicurarsi che la sua rivoluzione dei veicoli elettrici porti non solo progresso tecnologico, ma anche un autentico progresso ambientale. La strada verso la neutralità carbonica è lunga, ma con le strategie giuste, il viaggio può essere sia sostenibile che trasformativo.
Peng Yonglun, Zhou Bin, Wang Bingjian | Istituto di Ispezione e Prova delle Attrezzature Speciali di Pechino; Istituto di Supervisione della Qualità dei Prodotti di Pechino/Centro Nazionale di Supervisione e Prova della Qualità Automobilistica (Pechino) | Automotive Consumer Research, agosto 2024