Il bilancio di CO2 delle auto elettriche

Il bilancio di CO2 delle auto elettriche

Il trionfo dell’elettromobilità non può più essere fermato. Nelle ultime settimane e mesi diversi grandi produttori di automobili hanno precisato il loro cambio di rotta. Soprattutto il potente gruppo VW, che entro il 2030 vuole convertire la metà della sua intera gamma di modelli in auto elettriche e punta a un bilancio di CO2 completamente equilibrato in tutto il gruppo entro il 2050. La rivale Renault è ancora più ambiziosa: i francesi vogliono offrire nove nuove auto su dieci con trazione esclusivamente elettrica entro la fine del decennio. L’ambizione di trasformazione è alimentata dalla politica: la Commissione europea ha appena presentato il tanto atteso pacchetto sul clima “Fit for 55”. Le loro proposte vogliono essere una tabella di marcia verso l'obiettivo di risparmiare almeno il 55% dei gas serra entro il 2030 rispetto al 1990. Parte di esse si concentra sull'industria automobilistica: le nuove auto non dovrebbero più emettere emissioni di CO2 a partire dal 2035. Ma quanto sono rispettose dell'ambiente le auto elettriche e quindi tutta la mobilità elettrica?

Impronta di carbonio: non si tratta solo di operazioni

I veicoli elettrici sono effettivamente più rispettosi dell'ambiente rispetto ai moderni motori a combustione, siano essi benzina o diesel? Anche su questo discutono gli esperti. In definitiva, non bisogna considerare solo le (inesistenti) emissioni durante la guida, ma anche le sostanze inquinanti prodotte durante l'intera vita dell'auto. "Le auto elettriche circolano localmente senza emissioni. Ciò non significa che viaggiano anche senza CO2, perché la produzione di elettricità deve essere presa in considerazione", spiega il Prof. Martin Doppelbauer del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), dove è professore di veicoli elettrici ibridi, in un articolo ospite nella rivista "Auto Motor Sport". 

La questione del rispetto dell’ambiente, ovvero dell’effettiva impronta di CO2 dei veicoli elettrici, può essere risolta solo con l’aiuto di un bilancio ambientale globale. Viene preso in considerazione l'intero ciclo di vita dei veicoli: dalla produzione di tutti i componenti compresa la batteria, al funzionamento del veicolo e all'energia necessaria per esso, nonché gli sforzi di manutenzione fino allo smaltimento dell'auto. Il Ministero federale tedesco per l’ambiente, la conservazione della natura e la sicurezza nucleare (BMU) ha elaborato una valutazione olistica. Il risultato è lo studio “Quanto sono ecologiche le auto elettriche?” 

Perché così tanti studi sono fuorvianti

Ciò spiega anche perché ci sono così tanti rapporti diversi, a volte fuorvianti o contraddittori, sull’ecocompatibilità delle auto elettriche: secondo la BMU, le ragioni più comuni per questo includono il confronto di diverse caratteristiche dei veicoli (ad esempio classi, motori e dimensioni delle batterie), la considerazione di diverse sezioni di bilancio (ad esempio solo la produzione di veicoli) e diverse ipotesi sul mix di energia elettrica nella produzione e nell’uso delle auto elettriche. Inoltre, a volte vengono utilizzati dati obsoleti, soprattutto per le batterie. A proposito di batterie: nei vari studi le ipotesi sulla durata di vita di una batteria per auto elettriche sono spesso molto diverse. Insomma, spesso le mele vengono paragonate alle arance e talvolta vengono utilizzati dati errati o quantomeno obsoleti.

Auto elettrica a CO2: il mix elettrico è cruciale

Il mix elettrico determina innanzitutto se un veicolo elettrico presenta prestazioni migliori in termini di impronta di carbonio rispetto a un motore a combustione. Mentre un veicolo del genere funziona senza emissioni, le centrali elettriche emettono sicuramente gas serra quando forniscono corrente di ricarica, almeno se vengono utilizzati combustibili fossili. 

In paesi come la Germania e l’Austria si utilizzano sempre più energie rinnovabili per produrre elettricità. Nel 2019, ad esempio, la loro quota in Germania era pari a circa il 41%, e in Austria nello stesso anno era addirittura pari al 75,1%, secondo il bilancio energetico della Statistica austriaca. Ciò si confronta con una media UE del 34,1%. In ogni caso il trend continua a crescere; in Germania, per la prima volta, più della metà dell’elettricità proverrà presto da fonti rinnovabili. Tuttavia, con l’attuale mix elettrico tedesco, le auto elettriche sono significativamente più rispettose del clima rispetto ai veicoli a combustione.  

Ciò è confermato dal Prof. Doppelbauer del KIT: Come spiega, una nuova auto (tutti i tipi di propulsione) nell'UE ha emesso in media circa 140 grammi di CO2 per chilometro nel 2020. Il crescente numero di PHEV e veicoli elettrici avrebbe già ridotto significativamente questo valore rispetto al 2019. Le auto elettriche ovviamente utilizzano l'elettricità durante la guida. Secondo l'esperto, un valore tipico che includa le perdite di ricarica sarebbe di 22 kWh/100 km. L'Agenzia federale per l'ambiente (UBA) sa quanta CO2 è stata finora emessa producendo un kWh. Sul suo sito web si dichiara un valore di 366g CO2/kWh per il 2020. 

Doppelbauer calcola ora: "Le emissioni di CO2 che si generano guidando un'auto elettrica sono quindi a breve distanza da una regola di tre: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8.052 g (CO2)/100km. Ciò corrisponde a 80,5 g/km. Risparmio rispetto a un'auto nuova media (e come ho detto, c'è già un numero considerevole in questo mix di auto elettriche e plug-in ibridi compresi): ben il 42 per cento”. 

Le batterie hanno un impatto negativo sull’equilibrio ecologico

Ma che dire della produzione ad alta intensità energetica di batterie e in che modo ciò influisce sul bilancio complessivo? Questo è, con largo anticipo, il vero killer dell’umore quando si parla di mobilità elettrica! A causa della produzione complessa e ad alta intensità energetica delle batterie, l’intera produzione, manutenzione e smaltimento dei veicoli incide sul bilancio climatico più dell’intera operazione di guida. E anche molto di più rispetto ai veicoli comparabili con motore a combustione (vedi grafico).

Tuttavia, secondo lo studio BMU per le auto elettriche, il bilancio è ancora complessivamente positivo perché l'esercizio è molto più rispettoso dell'ambiente. "Le emissioni di gas serra dell'attuale veicolo elettrico di classe compatta sono inferiori durante tutta la sua vita rispetto a veicoli comparabili con motore a combustione. Rispetto a un motore a benzina, produce circa il 30% in meno di gas serra. Rispetto a un motore diesel comparabile, circa il 23% in meno", afferma lo studio della BMU, che ha calcolato questi valori sulla base dei dati dell'Ifeu (Istituto per la ricerca energetica e ambientale di Heidelberg).

Molto più critico il verdetto di Jürgen Stockmar. Nel corso della sua carriera, questo esperto esperto di sviluppo automobilistico ha lavorato, tra gli altri, nel management di Magna, Steyr Daimler Puch, Opel e Audi. Oggi fornisce consulenza ad aziende del settore automobilistico e insegna alla TU Vienna. Naturalmente Stockmar utilizza nei suoi calcoli un'Audi e-tron e quindi un SUV di lusso. Secondo Stockmar, la produzione di una batteria agli ioni di litio produrrebbe 165 kg di CO2 per kWh di capacità della batteria, secondo Johanneum Research. La produzione di una batteria da 95 kWh dell’Audi e-tron ha richiesto 15.675 kg di CO2. Un veicolo con motore a combustione con emissioni di CO2 consentite dalla legge di 95 g per chilometro percorrerebbe quindi 165.000 chilometri. E anche in questo caso il veicolo elettrico non varrebbe la pena perché durante il funzionamento utilizza comunque elettricità.  

Suddiviso per un chilometraggio ipotizzato di 150.000 chilometri, l'e-tron nell'esempio di calcolo di Stockmar, grazie alla sola produzione della batteria, produce 104,5 g di CO2 per chilometro. Con un consumo dei veicoli di 15 kWh per 100 chilometri, l’attuale mix elettrico tedesco aggiunge ulteriori 50 g di CO2 per chilometro, secondo Stockmar. In estate ciò si traduce in un’emissione totale (per la produzione della batteria e il funzionamento continuo) di circa 150 g CO2/km. "Queste emissioni di CO2 sono ben al di sopra del limite legale di 95 g CO2/km", ha affermato Stockmar in occasione di un evento online organizzato da MPKA (Motor Presse Klub Austria) all'inizio del 2022. Addendum: "Questo veicolo non soddisfa le norme di immatricolazione odierne!" È incomprensibile il motivo per cui le emissioni causate dalla produzione delle batterie vengano semplicemente ignorate dai legislatori dell’UE. Per non parlare dell’energia necessaria per riciclare le batterie, anch’essa tralasciata dai suoi calcoli. In effetti, si dovrebbe tener conto della valutazione del ciclo di vita sull'intero ciclo di vita di un veicolo. 

Energie rinnovabili in aumento

Naturalmente una cosa gioca a favore della mobilità elettrica: come già accennato, la quota di energie rinnovabili nel mix elettrico tedesco continuerà ad aumentare, fino ad almeno il 65% entro il 2030, in conformità con l'obiettivo del governo federale. Inoltre, si possono prevedere miglioramenti nella produzione delle batterie, sia in termini di efficienza dei materiali che di utilizzo dell’energia. “Se per la produzione viene utilizzata elettricità rinnovabile, la sacca di anidride carbonica della batteria si riduce di circa la metà”, afferma il documento della BMU. Anche se i calcoli tengono conto del fatto che anche i motori a benzina e diesel stanno diventando più economici, uno sviluppo paragonabile a quello delle auto elettriche è improbabile.

Oltre ad una quota crescente di energie rinnovabili, lo studio si basa sui seguenti presupposti: per la produzione di veicoli si presuppone la produzione in Europa, mentre per la situazione attuale viene presa in considerazione la produzione di batterie in base all’attuale mix di paesi produttori. Le prospettive per il 2030 presupponevano quindi la produzione europea di batterie. Ciò sembra ragionevole, dato che attualmente si registra un massiccio aumento di... Espansione della produzione di batterie in Europa è investito. Solo la VW ha piani ambiziosi qui.

Nei calcoli è stata inclusa anche l'aggiunta di biocarburanti al diesel e alla benzina in conformità con gli obiettivi nazionali e le normative europee. Per il consumo di elettricità e carburante vengono utilizzati dati realistici di tipici veicoli esemplificativi dell'ADAC EcoTest, che sono significativamente superiori alle informazioni ufficiali del produttore. Le medie della flotta non sono state prese in considerazione. E per consentire, come viene definito, “un giusto confronto tra diverse tipologie di utilizzo”, le emissioni totali sono state calcolate sulla base di un chilometraggio medio di 150.000 chilometri.

Auto elettrica: consumo di CO2 ridotto del 40%. 

Con tutte queste ipotesi, nel 2030 il vantaggio di un’auto elettrica rispetto a un motore a benzina nel calcolo del modello BMU aumenterà al 42% e rispetto a un diesel al 37%. E questo nonostante la produzione ad alta intensità energetica. 

A proposito di consumo energetico elevato: le alternative tanto discusse, soprattutto gli e-fuel promossi dall’industria, presentano uno svantaggio: “La produzione di questi carburanti richiede più energia di quanta sia successivamente disponibile come carburante”, sono la conclusione degli esperti della BMU. Allo stesso tempo, il suo utilizzo nei veicoli con motore a combustione è molto meno efficiente rispetto ai motori elettrici. Il professor KIT Doppelbauer è d'accordo: "Se si calcola onestamente il consumo attuale di carburante di 7,3 litri per 100 km, i carburanti sintetici richiedono oltre 10 volte più energia elettrica rispetto alle auto elettriche."  

I costi delle materie prime sono maggiori per le auto elettriche

Un’ulteriore analisi della BMU conferma un sospetto derivante dal livello relativamente elevato di emissioni nella produzione di veicoli: in termini di spesa cumulativa per materie prime, i veicoli elettrici oggi hanno prestazioni ancora peggiori dei veicoli con motore a combustione. "Per produrre componenti dei veicoli sono semplicemente necessarie più materie prime. Vengono utilizzati numerosi materiali ad alta intensità di produzione, in particolare per la produzione di batterie." Ciò a sua volta influisce anche sull’equilibrio ecologico. 

Anche in questo caso, la produzione di batterie è il più grande guastafeste: la tecnologia agli ioni di litio, ad esempio, richiede quantità rilevanti di cobalto, che viene criticato anche per le sue condizioni di finanziamento socialmente ed eticamente problematiche e per il suo elevato impatto ambientale. Qui c’è una maggiore attenzione Catene di fornitura e obblighi di due diligence aziendale un approccio promettente per combattere i reclami, secondo la BMU, che promuove anche lo sviluppo di processi di riciclaggio per nuovi componenti. E questo esprime la seguente speranza: “L’ulteriore sviluppo della produzione, dell’efficienza dei materiali e della tecnologia di stoccaggio migliorerà molto probabilmente in modo significativo il bilancio”. 

Tuttavia, le due affermazioni principali dello studio tedesco possono essere riassunte come segue: in termini di consumo totale di materie prime, i veicoli con motore a combustione attualmente presentano ancora un vantaggio. Ma in termini di fabbisogno energetico totale e quindi di emissioni di CO2 durante l'intero ciclo di vita - ed è di questo che tratta questo articolo - i veicoli elettrici sono già nettamente avanti grazie alla loro elevata efficienza. 

Molti altri studi ora attribuiscono alle auto elettriche una valutazione migliore rispetto ai veicoli a combustione, grazie soprattutto all’elevata efficienza del motore. Un bilancio dell’ADAC mostra che lo svantaggio di CO2 delle auto a batteria viene compensato percorrendo tra 50.000 e 100.000 chilometri. 

C’è abbastanza elettricità (verde)? 

Ma ci sarà davvero abbastanza elettricità e, soprattutto, abbastanza elettricità verde se verranno attuati gli ambiziosi piani di elettrificazione dell’UE e dei principali produttori automobilistici europei? “Se quasi tutte le auto in Germania fossero elettriche, avremmo bisogno del 20-25% di elettricità in più”, afferma Doppelbauer. Naturalmente mancano ancora almeno 10 anni prima che la vendita di auto a combustione venga definitivamente interrotta. E poi normalmente ci vogliono altri 15 anni prima che il parco auto sia stato ampiamente trasformato. "Siamo ottimisti sul fatto che non saremo in grado di generare completamente la produzione aggiuntiva di elettricità al più presto tra 25 anni. In altre parole: dobbiamo solo accumulare quasi l'1% di produzione aggiuntiva di elettricità all'anno per assorbire la domanda aggiuntiva di auto elettriche."  

Secondo l’esperto, le vere sfide dell’elettromobilità sono altrove: creare comode possibilità di ricarica per molti milioni di persone che non dispongono di una propria casa o di un parcheggio. E anche nel creare auto competitive che non siano solo motori a combustione convertiti. E infine accelerare lo sviluppo e la produzione delle nuove tecnologie, ottimizzarle e ridurre i costi.

Durante una visita volante in Austria all’inizio dell’estate 2022, il “Papa dell’auto” tedesco, Prof. Ferdinand Dudenhöffer, ha sottolineato che per quanto riguarda il bilancio di CO2 delle auto elettriche si possono discutere in tutte le direzioni: “Puoi preparare i risultati come desideri utilizzando diverse ipotesi, ad esempio sul futuro mix elettrico”. lancia un appello: “Non dovremmo distruggere la mobilità elettrica con presupposti orribili!” 

Lo stesso Dudenhöffer si dimostra un sostenitore della mobilità elettrica e afferma: "Il futuro è elettrico. Non dovremmo rovinare la mobilità elettrica con presupposti orribili!" Si stima che entro il 2030 due terzi di tutte le nuove auto vendute in Germania saranno elettriche. Naturalmente la domanda di elettricità aumenterà vertiginosamente, motivo per cui secondo Dudenhöffer non c'è quasi nessuna possibilità di aggirare l'energia nucleare. “Non dovremmo chiudere le nostre menti alla discussione sull’energia nucleare”, ha detto in dialogo con l’industria automobilistica, l'uscita della Germania dal nucleare è ingenua. Ebbene, l’UE ha già dato all’energia nucleare un’etichetta verde. Ma anche su questo si può naturalmente discutere.