Una nuova batteria per auto elettrica completamente carica in cinque minuti: le stazioni di servizio cinesi sono il futuro delle auto elettriche?

Dietro di lui, alcuni altri clienti aspettano in coda sotto un cielo coperto, con l'iconico stadio olimpico Bird's Nest poco distante. Fuori dalla stazione di sostituzione batterie, uno slogan recita: "Le stazioni di sostituzione batterie sono equivalenti alle stazioni di servizio per veicoli elettrici".

La sostituzione delle batterie, ovvero la sostituzione delle batterie esaurite dei veicoli elettrici con altre nuove e ricaricate, è un'alternativa alla ricarica delle batterie all'interno del veicolo, come avviene per la maggior parte delle auto elettriche nel mondo .
 

Sebbene la sostituzione delle batterie sia ancora in gran parte un settore emergente, la Cina vanta di gran lunga il modello più sviluppato al mondo . Sebbene sia utilizzata principalmente per veicoli di grandi dimensioni – quasi la metà dei camion elettrici pesanti venduti in Cina nel 2023 era dotata di tecnologia di sostituzione delle batterie – il Paese sta anche sperimentando seriamente la sostituzione delle batterie per le auto private.

La società cinese di veicoli elettrici Nio ha costruito oltre 3.300 stazioni di sostituzione delle batterie in Cina , mentre Catl, il più grande produttore cinese (e mondiale) di batterie per veicoli elettrici, ha recentemente annunciato l'intenzione, insieme al gigante petrolifero Sinopec, di costruire un "ecosistema di sostituzione delle batterie in tutto il Paese".

La sostituzione delle batterie può presentare notevoli vantaggi, in particolare il tempo ridotto rispetto alla ricarica a bordo dell'auto. Tuttavia, in Cina, dove si stanno sviluppando infrastrutture di ricarica rapida a ritmi vertiginosi, si incontrano ancora ostacoli.

In effetti, gli esperti affermano che potrebbe essere nei Paesi che, a differenza della Cina, si trovano ancora nella fase iniziale del passaggio ai veicoli elettrici che la sostituzione delle batterie si rivela più utile per supportare la diffusione delle auto elettriche, soprattutto quando si tratta di affrontare il disagio da autonomia tra gli automobilisti.

Soprattutto agli albori dei veicoli elettrici, era difficile promuoverli su larga scala a causa del disagio da autonomia, afferma Daizong Liu, direttore per l'Asia orientale dell'Institute for Transportation and Development Policy (ITDP) di New York. La mancanza di punti di ricarica ha portato a tempi di attesa più lunghi e interruzioni durante i viaggi per gli utenti di veicoli elettrici. La tecnologia di sostituzione delle batterie si è presto affermata come potenziale soluzione.

Sebbene testata e utilizzata per la prima volta più di un secolo fa , prima che le auto elettriche cadessero in disgrazia , negli ultimi decenni la sostituzione delle batterie per auto elettriche è stata inizialmente adottata dall'azienda di sostituzione delle batterie per veicoli elettrici Better Place, fondata in Israele nel 2007. Operante in Danimarca e Israele, mirava a ridurre il costo delle batterie e a ridurre il diusagio da autonomia e i tempi di ricarica, e ha ricevuto quasi 1 miliardo di dollari (760 milioni di sterline) di finanziamenti. Ma l'azienda alla fine è fallita nel 2013, citando le difficoltà nell'adozione da parte dei consumatori e nell'ottenere un supporto adeguato dalle case automobilistiche, come riportato all'epoca dal Times of Israel .

Poche settimane dopo la dichiarazione di bancarotta di Better Place, i piani di Tesla di lanciare il proprio servizio di sostituzione batterie in 90 secondi sono stati ampiamente riportati , con punti di sostituzione iniziali lungo le tratte tra Los Angeles e San Francisco, e tra Boston e Washington. Ma solo due anni dopo, l'azienda ha iniziato a ridurre gradualmente la sostituzione, citando la scarsa accettazione del mercato .
 

La rete elettrica statale cinese, la più grande azienda di servizi pubblici al mondo, ha iniziato a studiare la sostituzione delle batterie per i veicoli elettrici intorno al 2006. Era vista come una soluzione per aggirare una trasformazione su larga scala della rete elettrica, poiché la sua dipendenza da batterie precaricate permetteva di effettuare la ricarica in orari e luoghi più flessibili.

"Dopo un'attenta valutazione, la Cina ha deciso di adottare una soluzione per la sostituzione delle batterie", afferma Liu.

All'epoca, la Cina aveva pochi veicoli elettrici sulle sue strade ; anche un decennio dopo ne aveva solo 500.000. Entro il 2023, contava 16 milioni di auto completamente elettriche e sei milioni di auto ibride in più, con più di un'auto nuova immatricolata su tre quell'anno elettrica o ibrida. Aveva anche circa 8,6 milioni di punti di ricarica , oltre un terzo dei quali aggiunti solo nel 2023.

Le auto elettriche plug-in hanno dominato la crescita dei veicoli elettrici in Cina, ma entro il 2021 il Paese aveva anche costruito almeno 900 stazioni di sostituzione delle batterie . Nello stesso anno, ha lanciato ufficialmente un programma pilota di sostituzione delle batterie in 11 città. Questi progetti stanno ora crescendo rapidamente: nel 2023, la Cina ha aggiunto circa 1.600 nuove stazioni di sostituzione delle batterie, portando il totale a circa 3.570 stazioni, secondo i dati del governo cinese .

Tuttavia, non tutti i veicoli elettrici sono in grado di sostituire le batterie: le stazioni devono essere compatibili con il sistema di batterie dell'auto, quindi solo alcuni modelli appositamente progettati possono effettuare la sostituzione.

Attualmente, la sostituzione delle batterie è utilizzata principalmente dai veicoli commerciali come taxi e veicoli logistici, non dalle autovetture. Diversi esperti cinesi hanno dichiarato alla BBC che ciò è dovuto al fatto che, per diversi motivi, il modello di sostituzione delle batterie si è dimostrato meno vantaggioso della semplice ricarica.

 

Una corsa a due cavalli

In Cina, la tecnologia di ricarica è in continuo sviluppo. Secondo un rapporto, i veicoli elettrici di uso comune in Cina supporteranno la ricarica rapida ad alta tensione da 800 V e oltre entro quest'anno. Importanti case automobilistiche cinesi come BYD, Xpeng e Nio hanno ora sviluppato veicoli dotati di tecnologia di ricarica rapida , che impiega circa 15 minuti per caricare le batterie dal 10% a circa l'80%. Nel marzo 2025, BYD ha annunciato un nuovo sistema di ricarica che, a suo dire, può fornire 400 km di autonomia in cinque minuti di ricarica, rendendoli due volte più veloci dei supercharger Tesla. BYD prevede di implementare una rete di 4.000 di queste stazioni di "ricarica rapida" in tutta la Cina.

Entro la fine del 2026, si prevede che oltre 13 milioni di veicoli in Cina saranno dotati di ricarica rapida ad alto voltaggio. "Nel complesso, il disagio da autonomia sta diminuendo", afferma Liu. Il Paese rappresentava quasi due terzi dei 17 milioni di veicoli elettrici venduti a livello globale nel 2024, un'impennata trainata dalla spinta della Cina a ridurre la dipendenza dal petrolio importato e ad affermarsi come leader globale nelle tecnologie verdi .

La questione della proprietà è un altro fattore che frena la sostituzione delle batterie per i veicoli privati, sia in Cina che altrove. La sostituzione delle batterie richiede intrinsecamente ai proprietari di auto di rinunciare alla proprietà di una specifica batteria. Se un proprietario di auto ha appena acquistato un'auto nuova e ne sostituisce la batteria in autostrada, ad esempio, molto probabilmente riceverà una batteria più vecchia. Molte case automobilistiche sono consapevoli di questo problema e alcune hanno adottato un modello di business che separa l'auto dalla batteria : i consumatori acquistano le loro auto senza batterie, che noleggiano direttamente dall'azienda.
 

Ma questo modello di business richiede che le case automobilistiche possiedano e gestiscano un gran numero di batterie, impegnando capitali significativi e aumentando il rischio finanziario.

La diffusione delle stazioni di sostituzione delle batterie richiederà inoltre alle case automobilistiche di accettare uno standard unificato per i pacchi batteria, in modo che le batterie possano essere sostituite più facilmente, afferma Jing Yang, direttore della divisione Asia-Pacifico di rating aziendali di Fitch Ratings, un'agenzia di rating con sede a New York. Le case automobilistiche, tuttavia, sono riluttanti a farlo, afferma: padroneggiare le proprie tecnologie per le batterie è un modo importante per mantenere l'influenza del settore.

E sebbene la sostituzione delle batterie sembri risolvere il disagio da autonomia , al momento non è sempre così. Un proprietario di Nio che incontro alla stazione di sostituzione batterie vicino al Centro Sportivo Olimpico di Pechino mi racconta che, sebbene il tempo di sostituzione della batteria sia effettivamente molto breve, le stazioni di sostituzione devono avere sempre una batteria completamente carica e poche persone in coda per evitare lunghe attese. Una volta, racconta, durante una visita in periferia, ha rischiato di perdere un incontro importante in città perché non c'erano batterie completamente cariche disponibili.

 

Scambi di taxi

Per i veicoli commerciali, come camion pesanti, taxi e autobus, tali problemi sono più facili da risolvere. Questi veicoli operano spesso secondo schemi più prevedibili, con una gestione centralizzata, percorsi fissi o aree di servizio designate, rendendo più facile pianificare e coordinare in modo efficiente la sostituzione delle batterie. La sostituzione delle batterie per i camion pesanti è attualmente ampiamente promossa in Cina sia attraverso politiche governative che da aziende private, afferma Lulu Xue, responsabile della mobilità presso la sede cinese del World Resources Institute, un'organizzazione no-profit globale.

"Il costo di acquisto dei camion pesanti elettrici a batteria era molto elevato quando furono introdotti per la prima volta, e le batterie ne rappresentavano una parte considerevole", afferma. "Se la batteria viene separata dal veicolo e gli utenti acquistano solo la carrozzeria, il prezzo è quasi uguale a quello dei camion diesel."

Il governo cinese ha concesso un considerevole sostegno finanziario ai programmi di sostituzione delle batterie. Nel suo programma pilota del 2021, tre delle 11 città si stanno concentrando principalmente sulla sostituzione delle batterie per i camion. Alcune province cinesi hanno inoltre previsto consistenti incentivi finanziari per il progresso della tecnologia di sostituzione delle batterie. Nel 2021, la provincia cinese di Hainan ha annunciato un sussidio una tantum pari al 15% dell'investimento iniziale in attrezzature per le stazioni di sostituzione delle batterie costruite e messe in funzione tra il 2021 e il 2022.

Secondo Yihao Xie, ricercatore sui veicoli pesanti presso l'International Council on Clean Transportation con sede a Washington, la Cina è stata in grado di promuovere ampiamente e così rapidamente le stazioni di sostituzione delle batterie poiché ospita i principali produttori di batterie agli ioni di litio e quindi dispone di una fornitura di batterie relativamente economica e abbondante.

Tuttavia, l'utilizzo di batterie sostitutive per i veicoli commerciali presenta anche alcuni ostacoli. Le stazioni di sostituzione possono occupare un'area estesa , afferma Yang, e tende a esserci una scarsità di terreni e risorse della rete elettrica nelle aree centrali in cui sono necessarie, il che può ostacolare una rapida espansione. "Attualmente, gli operatori di batterie sostitutive hanno cercato di rafforzare la cooperazione con alcune compagnie energetiche tradizionali per ottenere tali risorse essenziali", aggiunge.

Tuttavia, Liu sottolinea che le stazioni di sostituzione delle batterie hanno dimensioni simili a quelle delle stazioni di servizio, e possono essere facilmente riadattate per la sostituzione delle batterie. La China National Petroleum Corporation, ad esempio, ha già installato strutture di ricarica e sostituzione delle batterie presso alcune delle sue stazioni di servizio.

 

Vantaggi e insidie

Alcune aziende stanno anche sperimentando metodi più specializzati. Come molte strutture in Cina, l'utilizzo di terreni per stazioni di sostituzione delle batterie richiede approvazione e documentazione, rendendo l'intero ciclo relativamente lungo, e il canone di locazione del terreno aumenta anche il costo delle stazioni. Per evitare questo problema, alcune aziende hanno sviluppato veicoli mobili per la sostituzione delle batterie, afferma Xue, che hanno l'ulteriore vantaggio di poter ricaricare le batterie in luoghi con prezzi dell'elettricità più bassi, per poi sostituirle in aree in cui la ricarica in loco sarebbe più costosa o meno fattibile .

Liu osserva che per i veicoli commerciali, le problematiche relative alla proprietà delle batterie sono più facili da gestire, poiché le aziende possono acquistarle all'ingrosso o affidarsi a fornitori terzi. Tuttavia, il problema continua a influire sulla frequenza con cui almeno alcuni conducenti di questi veicoli utilizzano le stazioni di scambio.

Un tassista con cui parlo a Pechino ha un taxi dotato sia di tecnologia di ricarica che di sostituzione delle batterie, il che significa che può scegliere se ricaricare o sostituire le batterie. La compagnia di taxi per cui lavora stabilisce che gli autisti debbano utilizzare la modalità di sostituzione delle batterie almeno una volta al mese, come parte di un periodo di prova. "Se trovo una batteria in buone condizioni, non la cambio", mi dice. "Aspetterò un mese prima di cambiarla". Utilizzare il servizio di sostituzione delle batterie è anche più costoso della ricarica, aggiunge. 
 

I tassisti che ricevono una batteria con una durata scadente alla stazione di cambio a volte litigano con il personale, secondo un addetto che incontro in una stazione di cambio taxi di Pechino. "Se l'autista riceve una batteria scarica, alcuni di loro ci urlano contro. Io dico loro che urlare non serve a niente, siamo qui solo per cambiare le batterie. Alcuni tassisti dicono addirittura che chiameranno la polizia: è successo molte volte."

Attualmente, afferma Xue, in Cina esiste un chiaro modello di business per la sostituzione delle batterie nei camion pesanti, soprattutto per usi intensivi ma su brevi distanze, come nelle fabbriche e nelle miniere.

Xie concorda. "La sostituzione delle batterie nei veicoli commerciali, in particolare nei camion pesanti, è ancora più rapida rispetto alle tecnologie di ricarica più veloci attualmente disponibili sul mercato", afferma. "I camion montano batterie con capacità molto maggiori e queste sono semplicemente più lente da caricare finché non saranno disponibili caricabatterie molto più potenti". È improbabile che questi vantaggi si indeboliscano con lo sviluppo della tecnologia di ricarica rapida, aggiunge.

 

 

Ma c'è un altro potenziale motivo per sviluppare stazioni di scambio di batterie: usarle come stazioni di accumulo di energia, affermano Liu e Xue. A causa della natura variabile delle energie rinnovabili come il solare e l'eolico, che sono in forte espansione in Cina , è necessaria un'enorme quantità di accumulo di energia per garantire la stabilità della rete elettrica. Le batterie dei veicoli elettrici, comprese quelle nelle stazioni di scambio di batterie, sono un modo per fornire questo, afferma Liu. Le aziende di scambio di batterie potrebbero usare le loro batterie per guadagnare la differenza nei prezzi dell'elettricità tra picchi e minimi, afferma.

Alcuni operatori di sostituzione delle batterie stanno già valutando questa opportunità , ma finora nessuna stazione in Cina o altrove viene utilizzata in questo modo. Potrebbe però offrire un altro grande vantaggio, afferma Xie: supportare la rete quando le reti di distribuzione locali vengono messe fuori uso da condizioni meteorologiche estreme. Cento stazioni di sostituzione delle batterie equivarrebbero a una centrale di accumulo di energia da 50 MW, osserva un rapporto di settore .

 

Procedere globalmente

È possibile che la sostituzione delle batterie sia un'offerta relativamente di nicchia in Cina, dove sia i veicoli elettrici che le relative infrastrutture di ricarica sono ormai diffusi. Tuttavia, altri paesi hanno faticato ad adottare i veicoli elettrici , e la sostituzione delle batterie potrebbe in effetti rivelarsi più utile nei paesi in cui i veicoli elettrici non sono ancora diffusi, afferma Xie, soprattutto perché sempre più produttori cinesi di veicoli elettrici stanno esportando i loro prodotti e la loro tecnologia all'estero.
 

La sostituzione delle batterie è già in fase di sperimentazione al di fuori della Cina. L'India e diversi altri paesi del Sud-est asiatico stanno sviluppando una tecnologia di sostituzione delle batterie per scooter e motociclette e nel 2022 l'India ha annunciato una nuova politica di sostituzione delle batterie per promuovere le vendite di auto elettriche . Nel 2023, la società taiwanese di sostituzione delle batterie Gogoro ha annunciato una partnership da 2,5 miliardi di dollari (1,9 miliardi di sterline) con lo stato indiano del Maharashtra e il fornitore locale Belrise per costruire un'infrastruttura energetica e di sostituzione intelligente delle batterie. Anche il Kenya ha annunciato una partnership con la società di veicoli elettrici e sostituzione delle batterie Spiro nel 2023. Nel frattempo, dopo i test con Uber a San Francisco nel 2021, la startup californiana di sostituzione delle batterie Ample ha ora collaborazioni per integrare la sua tecnologia di stazioni di scambio con la casa automobilistica olandese Stellantis e l'infrastruttura per veicoli elettrici di Tokyo . 

 

E la sostituzione delle batterie potrebbe ancora risolvere il disagio da autonomia di alcuni anche in Cina. La crescita del mercato cinese dei veicoli elettrici è attualmente trainata dai modelli ibridi plug-in , afferma Yang, mentre la crescita delle vendite di veicoli elettrici puri ha subito un rallentamento significativo , a dimostrazione del fatto che la comodità del rifornimento di energia è ancora apprezzata dai conducenti di veicoli elettrici. Sia la sostituzione delle batterie che la ricarica rapida promuovono la domanda di veicoli elettrici puri. Resta da vedere quale sarà il bilanciamento finale tra queste due tecnologie.

Come recita lo slogan di Nio, la sostituzione delle batterie può essere vista come una sorta di "stazione di servizio" per i veicoli elettrici. Resta da vedere se riuscirà mai a raggiungere le dimensioni di una stazione di servizio o addirittura di una stazione di ricarica per veicoli elettrici.

(Iris Liu su Bbc del 06/05/2025)