Batterie: conoscere la chimica NMC per produrre un milione di veicoli a livello di Alleanza entro il 2030

Basandosi su un’esperienza decennale nella catena del valore dei veicoli elettrici, la strategia del Gruppo Renault relativa alle batterie ha condotto ad effettuare scelte coraggiose di standardizzazione nell’ambito dell’Alleanza per favorire la competitività. Il Gruppo coprirà il 100% dei futuri lanci dei suoi veicoli elettrici, in tutti i segmenti, avvalendosi della chimica NMC (Nickel, Manganese e Cobalto) e di un’architettura di celle standard, che gli consentiranno di realizzare fino a un milione di veicoli elettrici nell’ambito dell’Alleanza entro il 2030.

La scelta di questa chimica offre un rapporto costo / chilometro molto competitivo, con un incremento fino al 20% dell’autonomia rispetto alle altre soluzioni chimiche e una performance di riciclo decisamente migliore.

Per quanto riguarda le celle, il Gruppo ha scelto di:

– stabilire una partnership con Envision AESC che svilupperà a Douai una gigafactory con una capacità di 9 GWh nel 2024 e l’obiettivo di raggiungere 24 GWh nel 2030. Questo partner del Gruppo Renault, situato nei pressi di Renault ElectriCity, produrrà batterie all’avanguardia tecnologica, a costi competitivi, con una carbon footprint ridotta per i futuri modelli elettrici, tra cui la Renault 5.

– firmare un protocollo di intesa per diventare azionista della start-up francese Verkor con una partecipazione superiore al 20%. Entrambi i partner intendono sviluppare congiuntamente una batteria ad alte prestazioni adatta per il segmento C e superiori della gamma Renault, ma anche per i modelli della gamma Alpine. Questa partnership prevede lo sviluppo di una linea di produzione pilota dei prototipi di celle e moduli per batterie realizzati in Francia a partire dal 2022. In un secondo tempo, Verkor si prefigge lo scopo di costruire, a partire dal 2026, la prima gigafactory di batterie ad alte prestazioni in Francia, con una capacità iniziale di 10 GWh per il Gruppo Renault, in grado successivamente di raggiungere 20 GWh nel 2030.

In meno di un decennio, il Gruppo potrà progressivamente ridurre i costi del pacco batteria del 60%, con l’obiettivo di scendere al di sotto dei 100 dollari/kWh nel 2025 e, successivamente, al di sotto degli 80 dollari/kWh nel 2030, preparando l’arrivo della tecnologia delle batterie a stato solido (All Solid State Battery) nell’Alleanza.

Jose Vicente DE LOS MOZOS

Gruppi motopropulsori elettrici: dall’approvvigionamento alla produzione interna

Primo costruttore a sviluppare in autonomia un motore elettrico – senza terre rare (privo di magneti permanenti) e basato sulla tecnologia dei motori sincroni a rotore avvolto (EESM Electrically Excited Synchronous Motor) – e un riduttore, il Gruppo Renault è un bel passo avanti rispetto alla concorrenza. Avendo già fatto la maggior parte degli investimenti necessari per saper utilizzare queste tecnologie, il Gruppo ha potuto dimezzare il costo delle batterie negli ultimi dieci anni e lo dimezzerà ancora nel prossimo decennio. Il Gruppo integrerà progressivamente nuove migliorie tecnologiche a partire dal 2024 sul suo motore sincrono a rotore avvolto: statore a forcella, stack motore incollato, albero cavo e rotore senza spazzole, potendo così ridurre i costi e migliorare l’efficienza del motore.

Il Gruppo ha firmato una partnership anche con la start-up francese Whylot per un e-motor per auto innovativo a flusso assiale. Questa tecnologia sarà inizialmente applicata ai gruppi motopropulsori ibridi, con l’obiettivo di abbassare del 5% i costi, riducendo, al tempo stesso, fino a 2,5 g le emissioni di CO2 in funzione della norma WLTP (per le autovetture dei segmenti B/C). Il Gruppo Renault sarà il primo costruttore a produrre un motore elettrico a flusso assiale su vasta scala a partire dal 2025.

Per quanto riguarda l’elettronica di potenza, il Gruppo incrementerà il controllo della sua catena di valore integrando l’inverter, il convertitore DC-DC e il caricatore di bordo (OBC) in un unico alloggiamento sviluppato in-house. Questo alloggiamento dal design compatto sarà compatibile con l’800V, con meno componenti per ridurre il costo, e sarà utilizzato su tutte le piattaforme e tutti i gruppi motopropulsori (BEV, HEV, PHEV) per un maggiore effetto di scala. I moduli di potenza per l’inverter, il convertitore DC-DC e l’OBC si avvarranno rispettivamente del carburo di silicio (SiC) e del nitruro di gallio (GaN), grazie alla partnership strategica stretta con ST Microelectronics.

Oltre a queste nuove tecnologie, il Gruppo sta lavorando anche su un gruppo motopropulsore più compatto, noto come sistema “all-in-one”. Questo gruppo motopropulsore racchiude motore elettrico, riduttore ed elettronica di potenza in una singola unità. Ciò consente di guadagnare il 45% del volume complessivo (ossia l’equivalente del volume del serbatoio dell’attuale Clio), di ridurre del 30% il costo del gruppo motopropulsore totale (questo risparmio a livello di valore equivale al costo del motore elettrico) e di diminuire del 45% le perdite di energia in ciclo WLTP, consentendo così ai veicoli elettrici di aumentare l’autonomia di 20 km.

Piattaforme dedicate ai veicoli elettrici: offrire un alto rendimento ed un’autonomia ottimale ad un costo competitivo.

Con le piattaforme CMF-EV e CMF-BEV, il Gruppo capitalizza sulla sua esperienza decennale nell’ambito delle piattaforme dedicate ai veicoli elettrici.

Per i segmenti C e D, la piattaforma CMF-EV offre maggior piacere di guida e prestazioni incomparabili. Entro il 2025, ci saranno 700.000 unità di questa piattaforma a livello dell’Alleanza. La CMF-EV offre un’autonomia fino a 580 km in ciclo WLTP con un bassissimo consumo energetico. Queste performance sono il frutto delle conoscenze approfondite degli ingegneri del Gruppo e di Nissan, che hanno lavorato per ridurre gli attriti, contenere il peso e garantire una gestione termica all’avanguardia.

L’architettura innovativa permette di beneficiare di più spazio a bordo, in quanto tutti i componenti tecnici sono alloggiati nel vano motore. Quest’architettura elimina tutti i cavi longitudinali, che passano dal posteriore all’anteriore, e riduce il peso e il costo. Anche il sistema di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione è situato nel vano motore, ciò che consente di progettare un cruscotto più sottile.

Oltre a queste prestazioni, la piattaforma CMF-EV offre un grande piacere di guida, grazie al centro di gravità ribassato e alla ripartizione ideale delle masse. Lo sterzo molto diretto (grazie ad un basso rapporto di trasmissione) associato al retrotreno multilink conferiscono al veicolo agilità e reattività. La nuovissima Mégane E-Tech Electric è prodotta a Douai sulla piattaforma CMF-EV.

Per il segmento B, la piattaforma CMF-BEV consentirà al Gruppo Renault di proporre veicoli elettrici accessibili. A livello di veicolo, questa inedita piattaforma ridurrà il costo del 33% rispetto all’attuale generazione di ZOE. Questo risultato è stato ottenuto grazie all’intercambiabilità dei moduli delle batterie, a un gruppo motopropulsore da 100 kW a costo inferiore e all’acquisizione di tutti i componenti non elettrici della piattaforma CMF-B e dei suoi 3 milioni di veicoli all’anno entro il 2025. La piattaforma CMF-BEV offrirà grandi performance: fino a 400 km in ciclo WLTP, senza compromessi a livello di design, acustica e comportamento dinamico. Questa piattaforma sarà anche caratterizzata dall’innovazione Plug & Charge del Gruppo, basata sulla normativa NF-C 15118.

Gilles LE BORGNE and CMF-BEV platform

Stabilimenti: produrre veicoli elettrici “made in France” competitivi

Il 9 giugno 2021, il Gruppo ha annunciato la creazione di Renault ElectriCity con l’obiettivo ambizioso di proporre sul mercato veicoli elettrici “made in France”. Questa nuova entità giuridica situata nel nord della Francia riunisce i tre stabilimenti Renault di Douai, Maubeuge e Ruitz, ma anche un vasto ecosistema di fornitori. Dal 2024, Renault ElectriCity sarà rifornita di batterie a costi competitivi dalla gigafactory di Envision-AESC a Douai e trarrà vantaggio dal suo posizionamento, al centro del mercato europeo dei veicoli elettrici, in cui Francia, Regno Unito, Germania, Italia e Spagna rappresenteranno circa i due terzi della domanda nel 2025.

Questo ecosistema industriale, che incarna la transizione di successo dalla motorizzazione termica tradizionale ai veicoli elettrici, contribuirà alla creazione di 700 nuovi posti di lavoro entro la fine del 2024. Con Envision-AESC e Verkor, il Gruppo Renault creerà complessivamente 4.500 posti di lavoro diretti in Francia entro il 2030.

Quest’entità davvero unica, che si attesta come il più vasto centro di produzione dedicato ai veicoli elettrici in Europa, consente al Gruppo Renault di fare di questi stabilimenti il sito di produzione più competitivo e più performante in Europa, con 400.000 veicoli prodotti all’anno entro il 2025 e un costo di produzione ridotto a circa il 3% del valore del veicolo.

Ciclo di vita: generare valore per l’intera durata di vita della batteria

Il Gruppo Renault è il primo costruttore automobilistico ad intervenire su tutto il ciclo di vita della batteria. Forte di un’esperienza decennale, il Gruppo accelera lo sviluppo delle sue competenze con Mobilize per incrementare la durabilità e l’estensione delle applicazioni relative alle batterie, per generare sempre più valore in ogni singola fase del ciclo di vita.

– Per le applicazioni durante la prima vita della batteria nel veicolo, il Gruppo sviluppa soluzioni “Vehicle-to-grid” (anche note come V2G) che consentono di ritrasmettere l’energia dalla batteria dei veicoli alla rete elettrica. Questa soluzione di stoccaggio dell’energia mediante batteria è molto apprezzata dagli operatori delle reti elettriche per bilanciare il carico in qualsiasi momento. Un’auto collegata 8 ore al giorno potrebbe quindi generare un valore fino a 400 euro all’anno, grazie alle soluzioni V2G. Questi profitti ricorrenti, da condividere tra il Gruppo e i suoi clienti, consentiranno ai conducenti di compensare una parte del costo annuo del leasing del loro veicolo e al Gruppo Renault di ricavare un guadagno da queste attività.

– Alla fine della prima vita (nel veicolo), le batterie sono ancora in grado di offrire fino a 2/3 della loro capacità iniziale e possono, pertanto, essere riutilizzate in altre applicazioni per una seconda vita. Grazie a Mobilize, sono state sviluppate nuove applicazioni inerenti allo stoccaggio stazionario per gestire il fabbisogno saltuario di elettricità, lo stoccaggio mobile di energia elettrica e i generatori destinati ad altri settori. Mediante Mobilize, pioniere su questo mercato, il Gruppo ha sviluppato un dispositivo industriale unico che gli consente di affermare la sua leadership in questo campo in Europa:

– raccolta delle batterie, avvalendosi della sua rete commerciale;

– capacità di valutarne lo stato, grazie al monitoraggio tecnico in tempo reale;

– strumenti industriali per rimetterle a nuovo a prezzi competitivi e ricondizionare le future 250.000 unità di batterie ZOE.

Per accelerare l’evoluzione della catena del valore, il Gruppo prevede di collaborare con le apposite agenzie di rating, affinché il valore residuo delle batterie – che può arrivare fino a 500 euro a veicolo – sia preso in considerazione nelle transazioni sul mercato dell’usato. In quest’ottica, Mobilize proporrà i cosiddetti “certificati di salute” (battery SOH), ma anche contratti di estensione garanzia ed offerte di permuta. Il tutto sarà reso possibile dal veicolo connesso.

– Fine vita: grazie alla filiale Indra e alla partnership di lunga data con Veolia, il Gruppo può contare su un solido know-how a livello di raccolta e riciclo delle batterie dei veicoli elettrici. Finora sono già stati riciclati, in totale, 75 MWh di batterie, di cui la metà solo nel 2020. Per andare ancora oltre, il Gruppo sta sviluppando impianti per il retrofit, il riutilizzo, lo smontaggio e il riciclo delle batterie tramite il progetto Re-Factory a Flins, con l’obiettivo di generare oltre un miliardo di euro di fatturato entro il 2030 con queste attività di ricondizionamento e riciclo. Per spingersi sempre oltre nel riciclo, il consorzio recentemente creato e annunciato con Solvay e Veolia consentirà di recuperare i materiali strategici delle batterie come il cobalto, il nickel e il litio, con un altissimo rendimento e una grande purezza, affinché possano essere riutilizzati per la produzione di altre batterie.

Il processo globale di raccolta e riciclo delle batterie, così consolidato, permetterà al Gruppo Renault di dividere per 3 il costo netto del riciclo entro il 2030, garantendo, al contempo, per una parte del suo fabbisogno, un approvvigionamento alternativo e sostenibile di materiali per batterie ad un costo competitivo.

Gamma: veicoli Electro-pop

Il Gruppo intende sfruttare al massimo le sue piattaforme dedicate ai veicoli elettrici per lanciare

10 nuovi veicoli al 100% elettrici entro il 2025, di cui sette con la Marca Renault. La leggendaria Renault 5, con un tocco di modernità e in versione elettrica, sarà prodotta nel nord della Francia (Renault ElectriCity), dalla batteria al gruppo motopropulsore passando per l’assemblaggio, il tutto sulla nuova piattaforma CMF-BEV.

Il Gruppo farà anche risorgere un altro modello iconico, il cui nome in codice è “4ever”, con l’obiettivo ambizioso di creare un intramontabile classico. Il Gruppo Renault rafforza anche il segmento C a livello di veicoli elettrici, a cominciare dalla futura Mégane E-Tech Electric nel 2022. Infine, il “dream garage” di Alpine, svelato lo scorso gennaio, diventerà realtà nel 2024.

La Marca Renault si prefigge l’obiettivo di raggiungere il mix più verde del mercato europeo nel 2025, con oltre il 65% del mix delle vendite rappresentato da veicoli elettrici ed elettrificati, e punta al 90% di veicoli al 100% elettrici nel 2030.