Leader del mercato, ma indietro nella tecnologia! Quando verrà risolto il problema del collo di bottiglia dei veicoli alimentati da nuove fonti energetiche?

Negli ultimi anni i veicoli a nuova energia del mio Paese si sono sviluppati rapidamente. Sia la produzione annuale e la vendita di veicoli a nuova energia che il volume di assemblaggio di batterie agli ioni di litio sono i più alti al mondo. Si prevede che i veicoli alimentati da nuove fonti energetiche rappresentino un punto di svolta per recuperare terreno rispetto all'industria automobilistica occidentale. Tuttavia, rispetto al livello tecnologico avanzato del mondo, il mio Paese non ha ancora padroneggiato alcune tecnologie fondamentali. Molti addetti ai lavori ritengono che questo diventerà un fattore limitante per lo sviluppo di alta qualità dei veicoli a nuova energia del mio Paese. Il "2018 Global Electric Vehicle Development Index" recentemente pubblicato da Roland Berger mostra che, a livello di mercato, la Cina è al primo posto, ma a livello tecnico è molto indietro rispetto a Giappone, Francia, Stati Uniti e altri paesi, classificandosi solo al sesto posto.

Al China Automotive Industry Development (TEDA) International Forum 2018 tenutosi all'inizio di settembre, Xu Chaoqian, vicedirettore del Dipartimento per lo sviluppo e l'industrializzazione ad alta tecnologia del Ministero della scienza e della tecnologia, ha sottolineato che, sebbene l'industria dei veicoli a nuova energia del mio Paese abbia ottenuto alcuni risultati attraverso la cooperazione e il collegamento tra più dipartimenti e settori, il suo sviluppo deve ancora affrontare numerose sfide importanti. Il prossimo obiettivo della ricerca sui veicoli a nuova energia può essere riassunto in nove parole: colmare le carenze, creare vantaggi e rafforzare le capacità. Tra queste, colmare le lacune significa individuare le carenze nei prodotti strategici. Il governo si concentrerà sulle carenze tecniche dei prodotti strategici che riguardano la sicurezza nazionale, la sicurezza economica e la sicurezza industriale.

Quali sono quindi le carenze tecniche nello sviluppo di veicoli a nuova energia nel mio Paese? In che modo queste carenze tecniche influiscono sullo sviluppo di nuovi veicoli energetici nel mio Paese?

A questo proposito, Sun Fengchun, accademico dell'Accademia cinese di ingegneria e professore al Beijing Institute of Technology, ha detto ai giornalisti che nello sviluppo di veicoli a nuova energia ci sono alcune tecnologie "a collo di bottiglia" in tecnologie chiave come i "tre grandi sistemi elettrici" (motore, batteria e controllo elettronico), i "tre piccoli sistemi elettrici" (frenata elettrica, sterzo elettrico e aria condizionata elettrica), la leggerezza e la stabilità in tutte le condizioni atmosferiche. È necessario superare con urgenza queste tecnologie, altrimenti limiteranno il successivo sviluppo di alta qualità dei nuovi veicoli energetici del mio Paese e indeboliranno i vantaggi attualmente accumulati dal mio Paese nello sviluppo di nuovi veicoli energetici.

I materiali di base per le batterie elettriche dipendono fortemente dalle importazioni

Wang Binggang, leader del gruppo di esperti del Progetto nazionale di ingegneria per l'innovazione dei veicoli a nuova energia, ha dichiarato al giornalista del China Automobile News che nello sviluppo di veicoli a nuova energia, la batteria della prima forza motrice si trova ad affrontare la sfida più grande. Attualmente, l'industria delle batterie elettriche del mio Paese si sta sviluppando rapidamente, con grandi volumi di produzione e vendita e ci sono anche alcune eccellenti aziende produttrici di batterie elettriche. Tuttavia, al momento, alcuni materiali per le batterie di alta qualità del mio Paese dipendono ancora dalle importazioni e anche alcune attrezzature fondamentali per la produzione di batterie devono essere importate. Si tratta di difficoltà che devono essere ulteriormente superate. Inoltre, le aziende giapponesi e coreane produttrici di batterie sono forti, ma per vari motivi negli ultimi anni non sono riuscite a entrare senza problemi nel mercato cinese. Con l'accelerazione del ritmo di apertura, queste aziende accelereranno la loro presenza in Cina, il che comporterà alcune sfide per le aziende nazionali produttrici di batterie.

Per quanto riguarda le batterie elettriche del mio Paese, il settore ha chiari obiettivi di sviluppo, ovvero alta energia, alta efficienza, alta sicurezza, lunga durata, resistenza alle intemperie, completamente allo stato solido e basso costo. "Le batterie completamente allo stato solido e i sistemi di gestione delle batterie sono due tecnologie fondamentali. Gli obiettivi tecnici del 13° piano quinquennale del mio Paese per i veicoli elettrici sono densità delle celle delle batterie ≥300 Wh/kg, durata ≥1500 volte e costo ≤0,8 yuan/Wh; densità energetica del sistema di batterie ≥210 Wh/kg, durata ≥1200 volte e costo ≤1,2 yuan/Wh." Sun Fengchun ha affermato che possiamo raggiungere gli obiettivi attesi. Ma ha anche sottolineato che il mio Paese deve compiere progressi fondamentali nei materiali degli elettrodi positivi e negativi delle batterie, nei diaframmi, negli elettroliti, nei processi di produzione e nelle attrezzature di produzione di fascia alta. In particolare, i diaframmi e le attrezzature di produzione di fascia alta devono ancora essere importati, il che rappresenta un "collo di bottiglia" tecnologico per le batterie elettriche.

"Da una prospettiva industriale, gli Stati Uniti hanno capacità di progettazione e R&S relativamente forti e sono ancora leader nell'innovazione originale delle batterie al litio e nella ricerca e sviluppo dei materiali di base; il Giappone, in quanto importante paese produttore di materiali per batterie, ha rigidi standard di produzione ed è in grado di essere il primo a produrre nuove batterie finite; il mio paese e la Corea del Sud sono al secondo posto." Zhou Zhen, direttore dell'Istituto di chimica dei materiali per le nuove energie presso l'Università di Nankai, una volta ha sottolineato che nel mio Paese, tra i quattro materiali principali delle batterie di fascia alta, l'industria del diaframma è ancora carente e dipende ancora fortemente dalle importazioni. "La mancanza di tecnologia di base e la debolezza dei materiali chiave, come i diaframmi, sono diventati un problema insopportabile per le batterie al litio domestiche", ha affermato Zhou Zhen.

Mancanza di motori ad alta velocità, alta efficienza e alta potenza

Nello sviluppo di nuovi veicoli energetici, oltre alle batterie di alimentazione, non si può ignorare lo sviluppo tecnologico e l'ammodernamento dei motori e dei controlli elettronici, che sono componenti dei "tre grandi sistemi elettrici".

Le statistiche mostrano che nel 2017 la capacità produttiva di motori elettrici del mio Paese ha superato i 2,2 milioni di unità e alcune aziende sono entrate a far parte del sistema di supporto internazionale dei veicoli. Attualmente, nel mio Paese sono presenti aziende come BYD, Shanghai Electric Drive e Jingjin Electric che forniscono motori di azionamento ad alta potenza e relativi controller, nonché aziende come Shandong Deyang, Hangzhou Jieneng e Yongkang Scano che forniscono motori di azionamento a bassa potenza e relativi controller. Gli esperti della China Society of Automotive Engineers ritengono che nel campo dei veicoli puramente elettrici, la ricerca e lo sviluppo indipendenti di motori e sistemi di controllo elettronico nel mio Paese siano stati relativamente buoni e alcune aziende stanno anche fornendo prototipi di ricerca e sviluppo o supporto in serie a società multinazionali. Ma nonostante ciò, esiste ancora un certo divario tra la Cina e i paesi avanzati. Secondo le statistiche, negli ultimi 10 anni il mio Paese si è classificato al primo posto a livello mondiale per numero totale di domande di brevetto per motori di veicoli a nuova energia e sistemi di controllo della guida, ma i brevetti di invenzione, che meglio riflettono il livello tecnologico, hanno rappresentato solo il 50%, mentre il numero totale di domande di brevetto di invenzione estera ha rappresentato il 90% nello stesso periodo.

Anche i marchi stranieri hanno puntato gli occhi sul mercato cinese. Attualmente, produttori di veicoli come Toyota e Honda hanno fondato fabbriche di motori per automobili in Cina per rifornire le proprie catene industriali; aziende produttrici di componenti per autoveicoli come Bosch e ZF hanno costituito joint venture con aziende nazionali per sviluppare e produrre motori di trazione per veicoli alimentati da nuove fonti energetiche; Anche fornitori di motori indipendenti come Remy Motor hanno aperto fabbriche in Cina. Di fronte a "nemici forti", anche l'industria automobilistica del mio Paese, dotata di una tecnologia debole, dovrà affrontare numerose sfide.

A questo proposito, Sun Fengchun ha affermato che il mio Paese presenta ancora numerose carenze nella ricerca e nello sviluppo dei motori. Alta velocità, alta densità di potenza, motori ad alta potenza, cuscinetti ad alta potenza e alta velocità, ecc. sono tutte tecnologie short-board e alcuni componenti chiave e cuscinetti ad alta velocità vengono ancora importati. "Se vogliamo ridurre il consumo energetico dei veicoli elettrici, dobbiamo far funzionare i motori dei veicoli elettrici nell'area ad alta efficienza e continuare ad affrontare componenti di base chiave come motori ad alta velocità e ad alta densità di potenza, chip elettronici, chip di elaborazione di fascia alta a semiconduttore di terza generazione e cuscinetti ad alta velocità. Allo stesso tempo, l'hub elettrico diventerà anche il prossimo obiettivo della ricerca e dello sviluppo tecnologico e delle innovazioni". ha affermato Sun Fengchun.

Sun Fengchun ha inoltre dichiarato ai giornalisti che nel mio Paese mancano ancora tecnologie di ricerca e sviluppo di sistemi di controllo elettronico, software per computer su larga scala e tecnologie di simulazione, sistemi operativi, ecc., e che queste tecnologie sono pressoché inesistenti.

Le carenze dei "tre piccoli elettrici" hanno ridotto notevolmente le prestazioni dei veicoli elettrici

I veicoli elettrici sostituiranno quelli a benzina; non solo il sistema di alimentazione passerà dai tradizionali motori a combustione interna alla trazione elettrica, ma si otterrà anche la completa elettrificazione. Wang Binggang ha affermato che, oltre ai "tre grandi veicoli elettrici", i veicoli elettrici necessitano anche di sistemi efficienti di frenata elettrica, sterzo elettrico e aria condizionata elettrica, e che è necessario prestare attenzione alla ricerca tecnica e allo sviluppo dei cosiddetti "tre piccoli veicoli elettrici". Ad esempio, la parte di recupero dell'energia frenante del sistema frenante elettrico è strettamente correlata alla sicurezza, alla stabilità di guida e al livello di consumo energetico. Attualmente, le imprese nazionali hanno condotto ricerche in questi settori, ma i risultati non sono ottimali e non hanno ancora raggiunto il livello avanzato internazionale.

Sun Fengchun ha detto ai giornalisti che l'attuale autonomia di guida stimata dei veicoli elettrici non include l'aria condizionata, ma nell'uso reale, una volta accesa l'aria condizionata, l'autonomia di guida diminuisce notevolmente. L'aria condizionata consuma troppa energia, quindi molti utenti non osano utilizzarla, il che influisce sul comfort di guida dei veicoli elettrici. Secondo lui, il raffreddamento e il riscaldamento dell'aria condizionata ridurranno l'autonomia di guida di un terzo o anche di più. "Il prossimo obiettivo è sviluppare condizionatori d'aria ad alta efficienza per il riscaldamento e il raffreddamento, mentre l'obiettivo di ricerca e sviluppo è quello di ridurre il consumo energetico dal 30% al 45% rispetto ai prodotti esistenti", ha affermato Sun Fengchun. Wang Binggang ha anche sottolineato che i condizionatori elettrici rappresentano una tecnologia debole nello sviluppo dei veicoli elettrici. Attualmente, alcune aziende nazionali stanno sviluppando condizionatori d'aria ad alta efficienza e basso consumo energetico, ma non esistono ancora prodotti migliori e l'industria deve prestare maggiore attenzione.

Oltre alle "tre grandi elettriche" e alle "tre piccole elettriche", anche le carenze tecniche dei veicoli elettrici, come la leggerezza e la stabilità in tutte le condizioni atmosferiche, sono argomenti di grande preoccupazione nel settore.

Ricerche pertinenti dimostrano che per ogni riduzione del 10% del peso di un veicolo elettrico, la sua autonomia di guida aumenta del 6%. La "riduzione del peso" dei veicoli elettrici può ridurre efficacemente il consumo di energia. Si ritiene che attualmente esistano tre principali direzioni di sviluppo tecnico per i veicoli elettrici leggeri: materiali leggeri, strutture leggere e connessioni leggere. Sun Fengchun ritiene che l'importanza dell'alleggerimento strutturale sia di gran lunga maggiore di quella dell'alleggerimento dei materiali. I cambiamenti strutturali dei veicoli elettrici, l'alleggerimento dei materiali e delle connessioni, uniti ai nuovi processi nella produzione automobilistica, possono produrre effetti di alleggerimento superiori alle aspettative, che dovrebbero diventare la direzione principale della ricerca industriale.

Inoltre, è risaputo che le auto elettriche hanno "paura del freddo". Attualmente, le regioni fredde del Nordest, del Nordovest e le altitudini elevate sono praticamente "zone proibite" per i veicoli elettrici. "L'avviamento e il funzionamento della batteria sono grandi problemi nelle regioni fredde. In un ambiente di -25℃, l'autonomia di guida dei veicoli elettrici diminuirà di oltre la metà, o anche di più." Sun Fengchun ha affermato che il prossimo passo che il mio Paese deve compiere è sviluppare veicoli e batterie adatti a tutte le condizioni atmosferiche. Il funzionamento in tutte le condizioni atmosferiche da lui menzionato significa che i veicoli elettrici possono funzionare normalmente anche a -40 ℃.

È inoltre necessario aumentare il sostegno all’industria dei componenti

Wang Binggang ritiene che, rispetto alle automobili tradizionali, il mio Paese abbia evidenti vantaggi nel campo dei veicoli elettrici, con un buon sviluppo nelle batterie, nei motori e nei controlli elettronici, ma che vi siano anche numerose carenze. Se queste tecnologie non verranno prese sul serio, ostacoleranno lo sviluppo di alta qualità dei nuovi veicoli energetici del mio Paese. Ha sottolineato che le tecnologie chiave che attualmente ostacolano il successivo sviluppo dei veicoli elettrici sono legate alla debole base tecnologica complessiva dell'industria automobilistica. Rispetto alla tecnologia automobilistica tradizionale, i veicoli elettrici presentano alcune parti in comune, ma dispongono anche di tecnologie esclusive. Attualmente, queste tecnologie presentano ancora problemi quali scarsa precisione di lavorazione e basso livello di sviluppo delle materie prime rispetto al livello avanzato mondiale. "Questo non è solo un problema dei veicoli elettrici in sé. Infatti, il divario nella base industriale si riflette nelle auto", ha affermato Wang Binggang.

Secondo un recente rapporto del China News Service, un'indagine condotta dal Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica su oltre 130 materiali di base essenziali di oltre 30 grandi aziende in tutto il Paese ha mostrato che il 32% dei materiali essenziali è ancora grezzo in Cina e il 52% dipende dalle importazioni. Nel settore della produzione di attrezzature, oltre il 95% delle attrezzature di produzione e collaudo sulle linee di produzione di finitura di componenti chiave quali macchine utensili CNC di fascia alta, attrezzature e strumenti di fascia alta, lanciatori, grandi aeromobili, motori aeronautici e automobili dipendono dalle importazioni.

Sulla base di ciò, Wang Binggang ha sottolineato: "il mio Paese deve davvero rafforzare il supporto per l'industria dei componenti di base. L'attenzione del supporto nazionale non può essere rivolta solo ai veicoli completi. Molte tecnologie di base sono in parti".

Vincitore del Qingyun Plan di Toutiao e del Bai+ Plan di Baijiahao, del Baidu Digital Author of the Year 2019, del Baijiahao's Most Popular Author in the Technology Field, del Sogou Technology and Culture Author 2019 e del Baijiahao Quarterly Influential Creator 2021, ha vinto numerosi premi, tra cui il Sohu Best Industry Media Person 2013, il China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, il Guangmang Experience Award 2015, il China New Media Entrepreneurship Competition Finals 2015 e il Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.