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La nuova era dell’energia

Simone Ferroni — Thu, 18 Aug 2022 14:38:51 +0000

La nuova era dell'energia

L’energia è il polso della nostra vita quotidiana, alimentando tutto, dalle nostre case alle nostre auto e ai gadget elettronici.

Negli ultimi due decenni, c’è stato un cambiamento continuo nel modo in cui produciamo e consumiamo energia, in gran parte a causa della crescente consapevolezza climatica tra governi e consumatori.

L’infografica di cui sopra da Metalli della batteria surge sottolinea la crescente diffusione delle tecnologie energetiche pulite e spiega la necessità delle materie prime che le alimentano. Questa è la seconda parte delle tre infografiche della serie Energy Independence.

La crescita dell’energia pulita

Le politiche governative, il calo dei costi di produzione e la consapevolezza del clima hanno contribuito all’adozione esponenziale delle tecnologie energetiche verdi.

Ad esempio, solo pochi paesi incoraggiavano attivamente l’adozione di veicoli elettrici un decennio fa, ma oggi milioni di consumatori possono usufruire di agevolazioni fiscali sui veicoli elettrici e sussidi all’acquisto con i governi impegnati a eliminare gradualmente i motori a combustione interna. In parte come risultato, i veicoli elettrici (EV) sono sulla buona strada per l’adozione mainstream.

Ecco uno sguardo a come il numero di auto elettriche sulla strada è cresciuto dal 2011, compresi sia i veicoli elettrici a batteria che gli ibridi plug-in:

Nel 2021, lo stock globale di auto elettriche si è attestato a circa 16,4 milioni di auto, in aumento di circa il 60% rispetto al 2020. Anche le vendite di veicoli elettrici sono più che raddoppiate per raggiungere 6,8 milioni di unità.

Accanto alle auto elettriche, anche le tecnologie di energia rinnovabile sono sulla strada per dominare il mix energetico globale. Nel 2021, le energie rinnovabili hanno rappresentato il 16% del consumo globale di energia, rispetto al solo 8% del 2000. Questa crescita è in gran parte dovuta all’energia solare ed eolica, che ha costituito la maggior parte delle nuove aggiunte di capacità rinnovabile:

Ogni anno dal 2018, il solare e l’eolico hanno rappresentato oltre l’80% delle nuove aggiunte di capacità rinnovabile, contribuendo alla crescita record dell’energia pulita.

Nonostante questa crescita, l’AIE prevede che sia i veicoli elettrici che le energie rinnovabili debbano espandere significativamente la loro portata se il mondo vuole raggiungere emissioni nette zero entro il 2050. Vendita di auto elettriche devono raggiungere i 56 milioni di unità entro il 2030, più di otto volte i 6,6 milioni di auto vendute nel 2021. Allo stesso modo, le aggiunte solari fotovoltaiche ed eoliche devono quadruplo entro il 2030 dai livelli del 2021.

Questa nuova era di energia pulita richiederà un aumento della fornitura di veicoli elettrici, pannelli solari, turbine eoliche e batterie, il che si traduce in una maggiore domanda di materie prime inosservate dietro queste tecnologie.

I metalli dietro l’energia pulita

Dal rame nei cavi al litio nelle batterie, alcuni metalli sono fondamentali per costruire e aumentare la capacità di energia pulita.

Infatti, per ogni megawatt di capacità, le fattorie solari fotovoltaiche utilizzano più di 2.800 kg di rame secondo il AIE. I parchi eolici offshore, che sono collegati a terra da massicci cavi sottomarini, utilizzano ancora più rame a 8.000 kg per megawatt. Allo stesso modo, le auto elettriche utilizzano batterie agli ioni di litio, che sono composte da una varietà di minerali, tra cui grafite, rame, nichel e litio.

Mentre la domanda di questi minerali di energia pulita è alle stelle, la loro offerta rimane una preoccupazione, con la Cina dominatore le filiere. Nella nuova era dell’energia, le forniture domestiche di questi materiali saranno fondamentali per garantire indipendenza energetica e minore dipendenza dalle importazioni estere.

Tratto dal Visual Capitalist, pubblicato il 12 agosto 2022, di Govind Bhutada, grafica/design Pernia Jamshed

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I minerali chiave in una batteria EV

Simone Ferroni — Thu, 26 May 2022 12:16:08 +0000

I minerali chiave in una batteria EV

Abbattere i minerali chiave in una batteria EV

All’interno praticamente ogni veicolo elettrico (EV) c’è una batteria agli ioni di litio che dipende da diversi minerali chiave che aiutano ad alimentarlo.

Alcuni minerali costituiscono parti intricate all’interno della cellula per garantire il flusso di corrente elettrica. Altri lo proteggono da danni accidentali all’esterno.

Questa infografica utilizza dati dalla Federazione europea per i trasporti e l’ambiente per abbattere i minerali chiave in una batteria EV. Il contenuto minerale si basa sulla “batteria media 2020”, che si riferisce alla media ponderata delle sostanze chimiche delle batterie sul mercato nel 2020.

Il mix di minerali della batteria

Le celle della batteria media con una capacità di 60 kilowattora (kWh), le stesse dimensioni utilizzate in una Chevy Bolt, contenevano circa 185 chilogrammi di minerali. Questa cifra esclude i materiali nell’involucro dell’elettrolita, del legante, del separatore e del pacco batteria.

Il catodo contiene la più ampia varietà di minerali ed è probabilmente il più importante e componente costoso della batteria. La composizione del catodo è un fattore determinante nelle prestazioni della batteria, con ogni minerale che offre un vantaggio unico.

Ad esempio, batterie NMC, che rappresentato Il 72% delle batterie utilizzate nei veicoli elettrici nel 2020 (esclusa la Cina), ha un catodo composto da nichel, manganese e cobalto insieme al litio. Il più alto contenuto di nichel in queste batterie tende ad aumentare la loro densità di energia o la quantità di energia immagazzinata per unità di volume, aumentando l’autonomia di guida del VEICOLO ELETTRICO. Cobalto e manganese spesso agiscono come stabilizzatori nelle batterie NMC, migliorandone la sicurezza.

Complessivamente, i materiali nel catodo rappresentano il 31,3% del peso minerale nella batteria media prodotta nel 2020. Questa cifra non include l’alluminio, che viene utilizzato nelle sostanze chimiche catodiche nichel-cobalto-alluminio (NCA), ma viene utilizzato anche altrove nella batteria per l’involucro e i collettori di corrente.

Nel frattempo, la grafite è stata la materiale di riferimento per gli anodi grazie al suo costo relativamente basso, all’abbondanza e alla lunga durata del ciclo. Poiché l’intero anodo è costituito da grafite, è il singolo componente minerale più grande della batteria. Altri materiali includono l’acciaio nell’involucro che protegge la cella da danni esterni, insieme al rame, utilizzato come collettore di corrente per l’anodo.

Minerali legati dalla chimica

Esistono diversi tipi di batterie agli ioni di litio con diverse composizioni di minerali catodici. I loro nomi in genere alludono alla loro rottura minerale.

Per esempio:

NMC811 batterie composizione catodica:
80% nichel
10% manganese
10% cobalto
NMC523 batterie composizione catodica:
50% nichel
20% manganese
30% cobalto

Ecco come il contenuto minerale differisce per le varie sostanze chimiche delle batterie con una capacità di 60 kWh:

Con i consumatori alla ricerca di veicoli elettrici di fascia alta che non hanno bisogno di frequenti ricariche, i catodi ricchi di nichel sono diventati all’ordine del giorno. In effetti, le sostanze chimiche a base di nichel hanno rappresentato l’80% della capacità della batteria implementata nei nuovi veicoli elettrici plug-in nel 2021.

Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) non utilizzano nichel e in genere offrono densità di energia inferiori a un prezzo migliore. A differenza delle batterie a base di nichel che utilizzano composti di idrossido di litio nel catodo, le batterie LFP utilizzano carbonato di litio, che è un’alternativa più economica. Tesla si è recentemente unita a diverse case automobilistiche cinesi nell’utilizzo di catodi LFP per auto di gamma standard, guidando il prezzo del carbonato di litio per registrare alti.

Le Mercato delle batterie EV è ancora nelle sue prime ore, con un sacco di crescita all’orizzonte. Le sostanze chimiche delle batterie sono in continua evoluzione e, man mano che le case automobilistiche escogitano nuovi modelli con caratteristiche diverse, sarà interessante vedere quali nuovi catodi arriveranno intorno all’isolato.

Tratto dal Visual Capitalist, pubblicato il 2 maggio 2022, di Govind Buthada, grafica/designa – Athul Alexander

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Il consumo di litio è quasi quadruplicato dal 2010

Simone Ferroni — Thu, 21 Apr 2022 14:58:39 +0000

Il consumo di litio è quasi quadruplicato dal 2010

Il litio è ben noto come una delle chiavi materiali dietro le batterie agli ioni di litio che alimentano dispositivi elettronici, veicoli elettrici e tecnologie di accumulo di energia.

A causa del suo ruolo nelle tecnologie energetiche pulite, la domanda di litio non solo è aumentata, ma si è trasformata. Da utilizzata principalmente per la ceramica, la domanda di batterie ha preso il sopravvento sul consumo globale di litio e ha portato a un aumento di quasi quattro volte dal 2010.

L’impatto delle batterie EV

Tra il 2000 e il 2010, il consumo di litio nelle batterie è aumentato in media del 20% ogni anno. Nel decennio successivo, questa cifra è salita al 107% all’anno per le batterie, con un consumo complessivo di litio in crescita del 27% annuo in media.

La ripartizione completa dello United States Geological Survey (USGS) mostra l’impatto del consumo della batteria:

Nel 2010, il più grande uso finale di litio era nella produzione di ceramica e vetro. L’aggiunta di carbonato di litio ai rivestimenti su ceramica e vetro riduce la loro espansione termica, che è spesso essenziale per i moderni piani cottura in vetroceramica.

Ma nel corso del decennio, il mercato dei veicoli elettrici è cresciuto rapidamente, con la quota di mercato globale dei veicoli elettrici che è passata dallo 0,01% nel 2010 all’8,6% nel 2021. Ciò ha avuto un effetto a catena sulla domanda di batterie, che ora rappresentano quasi i tre quarti del consumo mondiale di litio.

Inoltre, il metallo leggero ha anche altre importanti applicazioni che sono meno conosciute. Ad esempio, grassi lubrificanti a base di litio rappresentare oltre il 70% della produzione globale di grasso per usi tecnici. Inoltre, viene anche utilizzato nella pressofusione, nella creazione di pigmenti colorati, nella fusione dell’alluminio e nel trattamento di gas e aria.

Quali sono le prospettive per il consumo di litio?

Con l’adozione di veicoli elettrici mainstream all’orizzonte, il 2020 potrebbe segnare un altro decennio di crescente consumo di litio.

Diversi paesi si sono impegnati a eliminare gradualmente i veicoli con motore a combustione interna (ICE) entro il 2030 e grandi case automobilistiche come Volkswagen, GM e Ford prevedono di distribuzione diversi nuovi modelli EV.

Con l’aumento della domanda di veicoli elettrici, è probabile che il consumo di litio, specialmente nelle batterie, continuerà ad aumentare, con batterie che dovrebbero utilizzare l’84% di tutte le batterie. litio prodotto nel 2025.

Tratto dal Visual Capitalist, pubblicato il 13 aprile 2022, di Govind Bhutada, grafica Rosey Eason

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