Una seconda vita per le batterie

La mobilità elettrica continua a guadagnare terreno in tutto il mondo: nel 2025, per la prima volta, sono stati venduti oltre 20 milioni di veicoli ricaricabili alla presa, tra auto elettriche a batteria e ibride plug-in. Si tratta di circa un quarto di tutti i nuovi veicoli immessi sulle strade. Anche nel settore dei veicoli commerciali la trazione elettrica è sempre più diffusa. La Svizzera, ad esempio, è al primo posto in Europa per quota di autocarri elettrici di nuova immatricolazione con peso superiore a 3,5 tonnellate, pari al 21%. Se alimentati con energia elettrica da fonti rinnovabili, i veicoli elettrici non generano emissioni durante l’utilizzo. La direzione da seguire per decarbonizzare la mobilità su strada appare quindi, almeno in linea di principio, chiara. Ma c’è un «ma»: se si considera l’intero ciclo di vita di un’auto elettrica, restano ancora diversi aspetti da ottimizzare sotto il profilo climatico e ambientale.

Prolungare la vita delle batterie

Tra gli elementi su cui intervenire c’è soprattutto il cuore di ogni veicolo elettrico: la batteria. La sua produzione richiede numerose materie prime, la cui estrazione e lavorazione comportano un notevole impiego di risorse. Anche la fabbricazione vera e propria delle celle è un processo ad alta intensità energetica. Per migliorare il bilancio ambientale di un’auto elettrica è quindi fondamentale utilizzare il più a lungo possibile la batteria e i suoi componenti, favorendone anche il riutilizzo. Come potrebbe funzionare, in concreto, un simile modello di economia circolare è stato oggetto del progetto «CircuBAT», che ha coinvolto diversi istituti di ricerca svizzeri e numerosi attori del mondo economico e industriale.

Al progetto ha partecipato anche l’Università di scienze applicate della Svizzera Orientale (OST). L’Istituto per i sistemi energetici (IES) e l’Istituto per lo sviluppo di sistemi meccatronici (EMS) hanno progettato insieme un cosiddetto sistema di accumulo «Second Life». «Si tratta di un container navale modificato e trasformato in un sistema di accumulo stazionario dell’energia elettrica», spiega Simon Nigsch, responsabile Sistemi di energia elettrica presso l’IES. «Al suo interno vengono installate da 10 a 15 batterie che in precedenza sono state utilizzate per circa dieci anni in un veicolo elettrico».

Struttura modulare a cassetti

Naturalmente, il progetto non era così semplice come potrebbe sembrare. Per garantire il funzionamento sicuro e affidabile del container di accumulo a batteria è necessario un sistema di gestione termica accuratamente progettato. Questo sistema assicura il raffreddamento attivo dei singoli moduli batteria e consente di mantenerli nel rispettivo range di temperatura ottimale, in funzione del carico, dello stato operativo e dell’età della batteria. Il container è inoltre suddiviso in compartimenti separati, progettati per contenere o rallentare la propagazione di fiamme e fumo in caso di incendio. È stato previsto anche un allacciamento idrico che, in caso di guasto, consente di allagare il container in modo controllato, limitando così il rischio di propagazione dell’incendio. Di questi componenti si è occupato l’EMS.

L’IES si è invece occupato dell’elettronica di potenza, sviluppando un convertitore di corrente continua che permette di integrare e utilizzare in sicurezza, all’interno dello stesso sistema di accumulo, batterie di tipo diverso e con differenti livelli di tensione. «Sarebbe troppo limitante poter utilizzare nel sistema di accumulo soltanto batterie dello stesso tipo», spiega Nigsch. Anche il metodo di installazione è stato concepito con un approccio molto pratico. Grazie a un sistema a cassetti, le batterie possono essere sostituite con estrema semplicità. «La struttura modulare consente di sostituire singolarmente componenti come batterie o convertitori, senza dover smontare l’intero sistema di accumulo».

Un sistema, molte applicazioni

L’idea di un sistema di accumulo stazionario basato su batterie di seconda vita si rivolge in primo luogo ai gestori delle reti elettriche che intendono installare capacità di accumulo nella propria area di distribuzione. Il concetto può però essere adattato anche alle esigenze delle aziende industriali o delle abitazioni private, ad esempio riducendo le dimensioni del sistema di accumulo. L’interesse, spiega Nigsch, è notevole.

In origine era previsto di installare il sistema di accumulo a batteria in un grande parco solare, così da acquisire le prime esperienze pratiche nell’utilizzo di batterie Second Life. Il progetto non ha però potuto essere realizzato per motivi finanziari. Il team ha comunque portato avanti il lavoro insieme all’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), realizzando un dimostratore di laboratorio in scala ridotta, composto da due batterie. Il prototipo consente di mostrare concretamente il principio di funzionamento del sistema e dell’algoritmo sviluppato appositamente. «L’algoritmo gestisce il carico delle diverse celle della batteria in funzione del loro stato di salute e della temperatura», spiega Nigsch. «In questo modo si evita di sovraccaricare le singole celle e se ne prolunga la durata».

Il sistema di controllo funziona

La realizzazione del progetto ha permesso di acquisire importanti conoscenze e ha confermato la validità del concetto: le batterie possono essere gestite singolarmente e utilizzate in modo mirato in funzione del loro stato. Sulla base delle misurazioni di corrente e tensione, l’algoritmo valuta lo stato di ciascuna batteria e ne adegua il carico durante il funzionamento. La valutazione delle prestazioni delle singole batterie permette inoltre di valutarne la vita utile residua e, di conseguenza, di prevedere per quanto tempo l’intero sistema di accumulo potrà continuare a funzionare in modo affidabile. Resta ora da definire come proseguirà il progetto.

Dalle batterie degli scooter elettrici ai sistemi di accumulo

Sul mercato sono già disponibili i sistemi di accumulo Second Life dell’azienda «Modual» di Brunnen, nel Canton Svitto. All’inizio l’azienda riutilizzava le batterie dismesse degli scooter elettrici della Posta Svizzera. In seguito ha esteso il proprio approccio anche alle batterie provenienti dagli autobus elettrici del trasporto pubblico e dai veicoli comunali a trazione elettrica. Nel 2026 Modual è riuscita per la prima volta a trasformare anche i pacchi batteria delle auto elettriche in efficienti sistemi di accumulo stazionari, adatti all’impiego sia negli edifici sia nelle reti elettriche.

Prima di poter essere riutilizzate, le batterie conferite vengono sottoposte a una verifica del loro stato di funzionamento. Ogni cella viene testata, validata e qualificata singolarmente sulla base di parametri quali lo «State of Health», la tensione e la capacità. Le celle che superano i test raggiungendo almeno l’85% della capacità originaria vengono quindi raggruppate in moduli, che possono essere integrati con precisione negli involucri dei sistemi di accumulo Modual. Il processo si completa con l’installazione del sistema di gestione della batteria e dell’elettronica di potenza necessaria.

Pronte per una seconda vita

Il cuore della trasformazione delle batterie dei veicoli elettrici in sistemi di accumulo stazionari è il sistema di gestione della batteria. Modual ha sviluppato un software proprietario, studiato appositamente per le caratteristiche e le esigenze delle celle Second Life. Il sistema monitora costantemente le singole celle, garantendo un funzionamento efficiente e sicuro e contribuendo al tempo stesso a prolungare la vita utile dell’intero sistema di accumulo.

I sistemi Modual sono disponibili in diverse configurazioni e dimensioni e possono quindi essere impiegati in numerosi contesti: dalle abitazioni unifamiliari agli edifici plurifamiliari, fino agli immobili commerciali. Modual offre una garanzia di 10 anni sulle proprie batterie Second Life, che dovrebbero tuttavia rimanere efficienti ben più a lungo. Grazie al loro secondo ciclo di utilizzo, le celle possono raggiungere una vita utile complessiva di 20-25 anni prima di essere avviate al riciclo. Prolungarne in questo modo l’impiego migliora sensibilmente il bilancio ambientale rispetto a un utilizzo limitato ai circa dieci anni trascorsi a bordo di un veicolo elettrico.