SSAB crea l'"EV Success Index" per la selezione dei materiali

Testo: Michael Nash, www.automotivemanufacturingsolutions.com

Con una vasta gamma di potenziali tecnologie e soluzioni a portata di mano, i progettisti automobilistici devono prendere decisioni cruciali sui materiali da utilizzare per i loro nuovi veicoli elettrici (EV). Per aiutare a prendere queste decisioni, gli esperti di SSAB hanno creato l'"EV Success Index", un indice che valuta le soluzioni materiali in base a prestazioni, costi, peso e impatto ambientale. Sottolineano inoltre l'importanza del rapporto prestazioni/peso e dell'implementazione di soluzioni economicamente efficienti sin dalle prime fasi della progettazione, suggerendo che l'acciaio è un fattore abilitante fondamentale.

La grande sfida della CO₂

"Il settore della mobilità ha fissato obiettivi ambiziosi per diventare carbon neutral", osserva Jonas Adolfsson, responsabile dello sviluppo commerciale e della mobilità presso SSAB. "Come azienda, SSAB punta a raggiungere la neutralità carbonica entro il 2045. Abbiamo fissato diversi obiettivi lungo il percorso, utilizzando materiali a basse emissioni e aumentando la circolarità con materiali riciclati. Tutto questo è molto importante per affrontare la situazione climatica".

Raggiungere la neutralità carbonica sarà una sfida fondamentale anche per gli OEM, gli specialisti dei materiali e i fornitori di primo livello. Adolfsson suggerisce che la lentezza della ricerca e dello sviluppo nel settore automobilistico abbia ostacolato i progressi verso la riduzione delle emissioni di carbonio, sottolineando la necessità che le case automobilistiche accelerino i tempi. Questo approccio è stato adottato dagli OEM cinesi, molti dei quali stanno rapidamente ampliando il proprio portafoglio di veicoli elettrici.

"Ci vuole tempo per sviluppare automobili e nuovi materiali, ma non abbiamo tempo da perdere", sottolinea Adolfsson. "Sappiamo tutti che dobbiamo iniziare da subito il percorso verso la neutralità carbonica e ridurre drasticamente le emissioni".

Un veicolo medio emette circa 60 tonnellate di CO₂ durante il suo intero ciclo di vita, compreso l'approvvigionamento delle materie prime, la produzione e la fase di utilizzo. La maggior parte di queste emissioni, continua Adolfsson, proviene dai tubi di scappamento. Pertanto, afferma, il passo logico è quello di elettrificare completamente la flotta globale. Successivamente, l'attenzione si concentra sulla fase di produzione e sulle emissioni legate ai materiali.

I materiali delle terre rare utilizzati nelle batterie e l'alluminio sono i secondi maggiori responsabili delle emissioni di CO₂, seguiti dall'acciaio. Adolfsson conferma che un veicolo nuovo medio oggi sul mercato contiene circa 900 kg di acciaio, la cui produzione comporta l'emissione di circa 1,8 tonnellate di CO₂, a seconda del metodo di produzione. Sebbene questo dato possa essere misurato direttamente rispetto alle emissioni di altri materiali, per l'EV Success Index occorre tenere conto anche di altri fattori.

Valutazione dei rapporti

Cambiare i metodi di produzione dell'acciaio può portare a un enorme risparmio di CO₂. Ad esempio, l'acciaio zero di SSAB utilizza acciaio riciclato ed energia senza combustibili fossili durante la produzione, con una conseguente riduzione delle emissioni di CO₂ di circa il 70% rispetto all'acciaio tradizionale prodotto nei moderni altiforni. Sebbene si tratti di un miglioramento significativo, Robert Ström, Senior Design Specialist, Automotive, SSAB, spiega la necessità di considerare molteplici fattori per creare l'EV Success Index.

"Le scelte che facciamo in materia di materiali hanno un impatto significativo sulle emissioni durante il ciclo di vita di un veicolo elettrico", concorda. "Un indice è utile perché ci fornisce un dato complessivo da confrontare, ma al suo interno ci sono molti dati parziali diversi che compongono il dato complessivo.

Uno dei fattori ovvi che dobbiamo considerare, ad esempio, è il costo. Un altro fattore chiave è il rapporto prestazioni/peso".

Ström riconosce il fatto che la maggior parte dei veicoli elettrici oggi sul mercato rimangono relativamente costosi rispetto ai loro equivalenti con motore a combustione interna. Tuttavia, con l'arrivo sul mercato di nuovi modelli e i progressi tecnologici, il prezzo sta lentamente ma inesorabilmente diminuendo. Per quanto riguarda il rapporto prestazioni/peso, Ström osserva che questo è un aspetto fondamentale per gli specialisti dei materiali come SSAB, poiché le aziende che stanno sviluppando altre soluzioni cercheranno di utilizzare questo parametro per superare in astuzia i fornitori di acciaio.

"Il rapporto prestazioni/peso è sempre importante, perché se non è buono gli OEM non saranno interessati", afferma. "Il materiale migliore in termini di rapporto prestazioni/peso è la plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP), ma a causa della sua impossibilità di essere riciclata e del suo costo elevato, è improbabile che questo materiale sia presente in quantità significative nelle automobili prodotte in serie. Pertanto, l'acciaio deve competere con l'alluminio, che presenta anch'esso un ottimo rapporto prestazioni/peso".

L'uso di acciai ad altissima resistenza ha consentito ai fornitori di ridurre il peso dei veicoli. L'acciaio profilato ad altissima resistenza ha un rapporto prestazioni/peso impressionante e, con il giusto design, può essere leggero quanto l'alluminio. I processi di produzione possono essere sia ecologici che efficienti in termini di costi: due vantaggi rispetto all'alluminio, più costoso, afferma Ström. Tutti questi fattori devono essere presi in considerazione nella creazione dell'EV Success Index, fornendo una visione olistica dei materiali migliori da scegliere nella progettazione e nella produzione di un veicolo elettrico.

Zero rifiuti, zero eccessi

L'obiettivo di raggiungere la neutralità carbonica nel settore automobilistico rappresenterà senza dubbio una sfida enorme sia per le case automobilistiche che per i fornitori. Probabilmente saranno tenuti a utilizzare metodi di riduzione delle emissioni di CO₂ che non sono ancora stati ampiamente diffusi, alcuni dei quali potrebbero rivelarsi non convenzionali.

Adolfsson sottolinea la crescente importanza del riciclaggio e della circolarità, suggerendo che i fornitori di acciaio probabilmente aumenteranno gli investimenti in tecnologie e processi per contribuire in questi settori. Esistono già diverse aziende specializzate nel riciclaggio di materiali destinati alla produzione di veicoli, ma egli ritiene che tutti gli attori coinvolti debbano collaborare per chiudere il ciclo e ridurre la dipendenza dalle materie prime vergini.

Un altro ambito di miglioramento potrebbe riguardare la progettazione e il calcolo del peso lordo del veicolo e la quantità di materiale effettivamente necessaria per produrre componenti di alta qualità. Eliminando la massa superflua, è possibile risparmiare peso e consumare meno energia, con conseguente riduzione delle emissioni di CO₂.

Infine, e forse la soluzione più promettente, potrebbe essere il passaggio a energie pulite e rinnovabili durante tutti i processi di fabbricazione e produzione. "Stiamo cercando di trasformare l'intero sistema energetico, abbandonando i combustibili fossili e le emissioni di CO₂ a favore dell'elettricità pulita", afferma Adolfsson. "È un processo delicato perché occorre trovare un equilibrio tra ciò che produciamo e ciò che possiamo guadagnare finanziariamente. Alla fine dei conti, però, gestiamo un'azienda e siamo solo una parte della catena. Ritengo che sia importante fare la nostra parte e speriamo solo che gli altri attori della filiera abbiano la fiducia e la capacità di fare la loro, perché abbiamo bisogno gli uni degli altri se vogliamo che il settore della mobilità raggiunga la neutralità carbonica. È attraverso la collaborazione e lo sforzo congiunto che saremo in grado di creare un futuro sostenibile".

Jonas Adolfsson, Business Development, Mobility Manager, e Robert Ström, Senior Design Specialist, di SSAB.