Batterie per autobus elettrici, il futuro è dietro l’angolo

Batterie per autobus elettrici. Aumentare la densità energetica. Vale a dire, più chilowattora nello stesso spazio (e con incrementi di peso contenuti). È questa la parola d’ordine per i costruttori di veicoli elettrici, la cui attesa marcia trionfale ad oggi è ancora compromessa da autonomie insufficienti a garantire la medesima flessibilità di un omologo a motore termico (nonostante i costi d’acquisto ben più alti). Una discrepanza che ha ricadute importanti nel mondo dei veicoli commerciali, e si traduce in un impiego ancora contenuto degli e-bus in ambito urbano, abbinato al frequente ricorso ai sistemi di ricarica rapida ai capolinea, e alla impossibilità di utilizzare tecnologie ‘zero emissions’ sulle lunghe distanze.

Batterie per autobus elettrici, i dettagli

E se è vero che in questo secondo ambito di applicazione, il cosiddetto long-haul, le proiezioni a lungo termine non concedono grandi possibilità alle catene cinematiche a batteria (le manovre in corso per il truck pesante a fuel cell ne sono testimonianza: nell’arco di pochi mesi Cnh Industrial ha stretto un accordo con Nikola e i gruppi Volvo e Daimler Truck hanno annunciato la prossima costituzione di una joint venture), nel perimetro urbano le prospettive di sviluppo delle batterie paiono sufficienti, insieme al già menzionato impiego strategico di ricariche flash, a garantire nell’arco di qualche anno lo svolgimento di buona parte dei cicli operativi, a eccezione dei più gravosi. In questa cornice si inseriscono gli sforzi dei principali costruttori, a braccetto coi propri fornitori di sistemi di batterie, diretti a collocare sull’autobus una mole di chilowattora sempre più cospicua. Anche se le ricadute della crisi legata all’epidemia di Coronavirus promettono di sparigliare le carte quanto a scadenze di consegna e tempistiche della supply chain, quest’anno è atteso il debutto su strada delle versioni implementate, in termini di batteria, del Solaris Urbino 18 Electric e del Mercedes eCitaro. Con quest’ultimo in attesa di sfoggiare la nuova generazione di moduli firmati dal fornitore tedesco Akasol, e il polacco pronto ad esibire una terza opzione di batteria, presentata al Busworld e già messa a listino, sviluppata appositamente per la casa di Bolechowo dai connazionali di Bmz.

Batterie per autobus elettrici, 200 chilometri con una carica

Solaris ha presentato al Busworld 2019, in quel di Bruxelles, l’Urbino 18 Electric con le nuove Solaris High Energy +, che consentono di accumulare sull’articolato fino a 550 kWh (suddivisi in sette pacchi). Un valore che rende possibile percorrere con ragionevole margine di sicurezza 200 chilometri con un’unica carica. Tale tipologia rappresenta l’evoluzione delle batterie Solaris High Energy, finora offerte in alternativa alle Solaris High Power (le prime, caratterizzate dalla formula Nmc, risultano adatte alla carica notturna grazie alla maggiore densità di energia; le seconde, Lto, consentono una maggiore velocità di ‘assorbimento’ della carica e sono pertanto la scelta adatta per la ricarica rapida in linea. Vedi tabella per uno sguardo d’insieme). I nuovi moduli batteria High Energy +, sempre a base di Nmc, sono in grado di immagazzinare 79 kWh ciascuno contro i 50 ‘alloggiabili’ nelle High Energy standard. Vale a dire: il 60% in più di capacità nello stesso spazio. A bilanciare parzialmente questo successo è il peso, che aumenta del 27 per cento. Si passa, infatti, da 470 a 599 chili per ogni modulo. Ciò che conta, in ogni caso, è l’incremento della densità energetica: basta un rapido calcolo per quantificare in 106 Wh/kg la densità delle High Energy e in 132 Wh/Kg quella delle High Energy +. Un miglioramento del 20 per cento.

L’articolato fa il salto di qualità

Sull’elettrico articolato Solaris, come anticipato, possono essere montati fino a sette pacchi di High Energy + per un totale di 553 kWh. Una configurazione con cui il costruttore polacco ha vinto, a gennaio, la gara per tre unità bandita dall’operatore di tpl della città tedesca di Bonn. Ma attenzione a un particolare: lo stesso costruttore polacco indica che la quantità di energia utilizzabile è l’80 per cento di quella totale. Ecco che i chilowattora effettivamente spendibili sono 442. Le nuove batterie sono disponibili anche sul 12 e sull’8,9 metri. Sul primo possono essere montati 395 kWh (cinque moduli), sul secondo 237 (tre moduli). Per fare un confronto, finora la massima capacità è stata di 300 kWh sul 12 metri (sei moduli di High Energy) e 350 sull’articolato. Insomma, guardando alle configurazioni con capacità massima, il salto di qualità è da 300 a 395 sul dodecametrico (+ 30 per cento) e da 350 a 553 sull’articolato (+ 58 per cento). Salta all’occhio come l’incremento di percorrenza sia particolarmente cospicuo sul 18 metri (al prezzo, non trascurabile, di una tonnellata persa…), mentre per quanto riguarda l’Urbino 12 Electric le necessità di equilibrare masse e capacità passeggeri ha obbligato il costruttore a ridurre di un modulo la dotazione in caso di High Energy +, diminuendo così il guadagno in termini di chilowattora.

Batterie per autobus elettrici, il Mercedes eCitaro

Altro veicolo a beneficiare presto di un upgrade è il Mercedes eCitaro, che ‘attinge’ i sistemi batteria dai tedeschi di Akasol (i quali, a loro volta, acquistano le celle da Samsung Sdi). Oggi sul 12 metri prodotto a Mannheim sono alloggiati al massimo 292 kWh. Non appena la nuova generazione di moduli sarà pronta, si arriverà a 396 kWh. Rimanendo ancorati alla formula Nmc che oggi costituisce la norma sulla maggior parte degli elettrici predisposti per la ricarica plug-in (fanno eccezione i mezzi per ricarica rapida, frequentemente equipaggiati con batterie Lto, e i brand cinesi che propendono per le Lfp). Scendendo nello specifico, Mercedes ha in progetto di sostituire le Akasystem Oem 37 Prc con le Oem 50 Prc. Akasol ha annunciato che inizierà a fornirle agli Oem nella seconda metà del 2020.

La roadmap dell’eCitaro

Si passerà da 25 a 33 chilowattora per ogni pacco, con una crescita del 32 per cento. Non cambiano le dimensioni (1.700 x 700 x 150 millimetri cubi), e in questo caso neanche il peso, fisso a 250 kg. Calcolatrice alla mano, la densità energetica, oggi di 100 Wh/Kg, arriverà a 132. Pareggiando il dato dell’Urbino. Ma la corsa all’implementazione dell’eCitaro, per lo meno in base ai programmi, non si fermerà qui.  A partire dal 2021 Akasol ha in calendario il lancio delle Akasystem Akm 64 Cyc, che garantiranno un ulteriore salto in avanti.

Nello stesso spazio e stesso peso, saranno alloggiati 42 kWh (densità energetica di 168 Wh/kg). La prospettiva è quella di alloggiare sull’ebus ben 440 chilowattora di batterie. Del resto, Man si appresta a lanciare, il prossimo anno, il suo Lion’s City E in produzione seriale, forte di 480 chilowattora sul 12 metri e 640 sul 18 metri. Insomma, la fase dei bus elettrici con piccole batterie e ricariche lungo la linea pare alle spalle, il futuro parla la lingua (il tedesco) di pacchi batteria cospicui e autonomie che consentano lo svolgimento senza interruzione del servizio quotidiano.