Principali tendenze di EV e mobilità del 2021 - e cosa tenere d'occhio nel 2022

Principali tendenze di EV e mobilità del 2021 - e cosa tenere d'occhio nel 2022

Blue background with the outline of a car and an electric charger with the text Major Electric Vehicle & Mobility Trends of 2021 and what to look out for in 2022
In questo articolo, gli analisti di IDTechEx danno uno sguardo indietro ai principali eventi e tendenze del mondo della mobilità del futuro nel corso dell'anno passato - e a cosa guardare nel 2022.

Grandi schizzi di mercato: Tesla il gigante tecnologico, enormi IPO e SPAC

Se c'è una cosa che avete sentito sui veicoli elettrici quest'anno, è stata probabilmente su Tesla che ha raggiunto lo status di gigante della tecnologia. Nel novembre 2021, Tesla ha superato un market cap di $1000.000.000.000, spinto da un ordine leggermente confuso da Hertz per 100.000 auto elettriche Tesla a prezzo pieno (i contratti erano apparentemente non firmati mentre le consegne iniziavano).
 
Più in generale, le azioni di Tesla sono alte perché gli investitori stanno scommettendo sul potenziale dell'azienda. Nonostante i suoi enormi risultati, Tesla è ancora solo all'inizio della sua curva a S.
 
Oggi, Tesla sta raggiungendo gli obiettivi di vendita (avvicinandosi a 1 milione di auto vendute nel 2021) e dimostrando che può trasformare un profitto costante. Domani le sue nuove giga-fabbriche la aiuteranno a raggiungere il suo obiettivo di vendere 20 milioni di auto all'anno entro il 2030 (più di un quinto delle vendite globali di auto oggi).
 
Supponendo una media di 30 mila dollari per auto Tesla, raggiungere anche solo un quarto di questo equivale a ricavi di 150 miliardi di dollari - un terzo del mercato delle auto elettriche plug-in da 450 miliardi di dollari previsto da IDTechEx nel 2030 (www.IDTechEx.com/EV). Questo senza considerare il suo crescente business energetico o il potenziale delle tecnologie future, come l'autonomia.
 
Mentre Tesla sta lavorando anche sui camion elettrici, IDTechEx si aspetta che le autovetture rimangano il mercato dei veicoli elettrici più redditizio ora e in futuro, e il principale motore della crescita di Tesla.
 
Fonte: IDTechEx (www.IDTechEx.com/EV)
 
I successi di Tesla stanno aprendo la strada ad altri. Rivian, sostenuta da Ford e Amazon, è diventata pubblica all'inizio di novembre 2021 per un valore di 93 miliardi di dollari. Il titolo centenario di Ford ha avuto un rally quest'anno, ma il suo market cap è ancora inferiore a quello di Rivian a 77,7 miliardi di dollari.
 
L'IPO tradizionale di Rivian è andata contro la tendenza SPAC scelta da numerosi altri (le SPAC possono essere viste come più facili e con meno rischi di valutazione rispetto a una IPO tradizionale). Le IPO SPAC sono state trasversali in termini di tipo di società, e questo non fa eccezione nel settore dei veicoli elettrici: dalle società di infrastrutture di ricarica (Tritium) ai produttori di veicoli (Lucid Motors, Nikola) ai taxi elettrici del cielo (Lilium). I risultati sono stati misti - sia disastrosi (Nikola) che di successo.
 
Ciò che è chiaro è che c'è e continuerà ad essere un sacco di dramma intorno a veicoli elettrici start-up in movimento verso il 2022 come continuano a generare interesse massiccio e hype, infondato o no, e fare e rompere le fortune.

Veicoli autonomi in aumento

L'autonomia e le auto a guida autonoma hanno visto alcuni grandi cambiamenti negli ultimi due anni. Nel 2021, più prove di robotaxi hanno iniziato a offrire corse senza conducente al pubblico, per esempio, AutoX in Cina, e ci si può aspettare che altre inizino nel 2022. La Germania sta ora permettendo servizi senza conducente di livello 4 sulla sua strada e nel 2022 ci aspettiamo di vedere più progetti di roboshuttle e più prove di robotaxi.
 
Anche i veicoli autonomi a guida privata hanno visto alcuni progressi quest'anno. Tesla ha eliminato i radar dalla sua suite di sensori autonomi mentre continua a fare progressi con una configurazione di sole telecamere.
 
Altrove, Honda ha lanciato il primo veicolo di livello 3 in Giappone sotto forma di Legend. Solo 100 Honda Legend sono stati resi disponibili per il leasing, tuttavia, i modelli di altri produttori arriveranno probabilmente nel 2022. IDTechEx si aspetta anche l'emergere di veicoli privati di livello 3 in Europa, con Germania, Francia e Inghilterra che hanno espresso interesse nel permettere il loro uso sulle strade pubbliche. Questo probabilmente arriverà prima nel mercato del lusso, con la Mercedes Classe S come favorita per essere la prima ad offrire la tecnologia all'inizio del prossimo anno.
 
I progressi tecnici compiuti dagli OEM nel portare le auto di livello 3 sul mercato sono supportati dalla crescente sofisticazione delle tecnologie di rilevamento. I radar stanno diventando sempre più capaci, con Continental e ZF che portano i primi radar di imaging 4D nei veicoli di produzione nel 2022.
 
Anche i prezzi dei LiDAR stanno continuando a scendere, con Bosch che ha detto a IDTechEx che i loro LiDAR saranno disponibili per $250-$500. Queste progressioni offrono agli OEM la robustezza e le prestazioni necessarie per livelli più alti di automazione a un punto di prezzo adatto alla produzione in serie.
 
Il rapporto IDTechEx "Autonomous Cars, Robotaxis & Sensors 2022-2042" prevede l'adozione di auto autonome per livello, così come l'evoluzione delle esigenze dei sensori per tipo di veicolo: fotocamera, radar, LiDAR e altro.

Aumento delle scommesse sui veicoli pesanti a celle a combustibile

Le celle a combustibile a idrogeno hanno scarse prospettive nelle automobili a causa dell'alto costo, della costosa infrastruttura di rifornimento di idrogeno che "non si è manifestata", degli alti prezzi del carburante a idrogeno e della discutibile riduzione delle emissioni se non si usa l'idrogeno verde. Questo si è riflesso all'inizio di quest'anno quando Honda è uscita dal mercato delle auto a celle a combustibile.
 
Tuttavia, la gamma e il vantaggio di rifornimento per i veicoli elettrici a celle a combustibile significano che le applicazioni pesanti, come i camion a lungo raggio o le operazioni di autobus ad alto chilometraggio, hanno offerto a lungo un uso potenziale per la tecnologia, e il progresso è stato costruito nel 2021.
 
Mentre la Tesla Semi è sempre più ritardata per dare la priorità alle batterie per auto elettriche più redditizie, nel settembre 2021 Hyundai ha annunciato che avrebbe sviluppato varianti di celle a combustibile per tutti i suoi veicoli commerciali entro il 2028.
 
Hyundai sta attualmente conducendo prove commerciali in Svizzera con una flotta di 46 camion FCEV, con l'intenzione di aumentarla a 1.600 camion entro il 2025. Hanno anche annunciato prossimi progetti di camion FCEV negli Stati Uniti e ordini per 4.000 camion FCEV in Cina.
 
Inoltre, c'è anche l'adozione dei FCEV nel mercato degli autobus, con più di 150 autobus a celle a combustibile in funzione in Europa, 65 negli Stati Uniti e più di 3000 in Cina. Un portafoglio ordini crescente per gli autobus FCEV suggerisce che la domanda sta aumentando, almeno fino a un livello di test su scala pilota.
 
Per saperne di più, il rapporto IDTechEx "Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042" esplora la diffusione e la crescita dei veicoli a celle a combustibile nei settori pesanti per un periodo di 20 anni.

Tecnologia emergente dei veicoli elettrici da tenere d'occhio nel 2022 (non a batteria)

Ci sono molte strade per migliorare le gamme dei veicoli elettrici. Guardando oltre gli aumenti di capacità delle batterie con la forza bruta, le aree chiave sono l'elettronica di potenza del veicolo (invertitori, convertitori, caricatori di bordo) e i motori di trazione elettrici.
 
Motori a flusso assiale
 
Una tecnologia di motore emergente che ha preso slancio quest'anno è stata quella dei motori a flusso assiale, così chiamati perché il flusso magnetico è parallelo all'asse di rotazione (rispetto a quello perpendicolare delle macchine a flusso radiale).
 
Mentre quasi tutto il mercato dei veicoli elettrici utilizza una forma di motore a flusso radiale, i motori a flusso assiale presentano diversi vantaggi. Questi includono una maggiore potenza e densità di coppia e un fattore di forma pancake ideale per l'integrazione in vari scenari, dalle automobili agli aerei.
 
La tecnologia ha raggiunto delle pietre miliari nel 2021. Il leader dell'aftermarket YASA ha concluso il primo grande accordo con i motori a flusso assiale per fornire la Ferrari alla fine del 2019, è stato acquisito da Daimler nel luglio 2021 per l'uso nella prossima piattaforma elettrica AMG. Nel luglio 2021, anche Renault ha stretto una partnership con WHYLOT per utilizzare i motori a flusso assiale nei loro ibridi a partire dal 2025. Altre aziende innovative, come Magnax, devono ancora stabilire importanti accordi di fornitura (vedi il nostro profilo abbonato IDTechEx su Magnax).
 
Il mercato del flusso assiale nei veicoli elettrici è molto piccolo oggi, ma IDTechEx prevede un enorme aumento della domanda nei prossimi 10 anni, con le prime applicazioni nei veicoli ad alte prestazioni e alcune applicazioni ibride.
 
IDTechEx prevede un grande aumento della domanda di motori a flusso assiale per automobili in "Electric Motors for Electric Vehicles 2022-2032".
 
Elettronica di potenza in carburo di silicio e materiali sinterizzati per il Die-attach
 
Nell'elettronica di potenza, la transizione verso i MOSFET in carburo di silicio e i sistemi ad alta tensione sopra gli 800V è aumentata di ritmo nel 2021.
 
Renault, BYD e Hyundai hanno tutti annunciato nuove piattaforme di veicoli a 800V che adotteranno MOSFET in carburo di silicio nella loro elettronica di potenza fino al 2025.
 
Inoltre, con l'uscita della Mach E alla fine del 2021, Ford si è unita ad artisti del calibro di Tesla, BYD e Toyota (la Mirai) per avere un modello contenente elettronica di potenza in carburo di silicio disponibile sul mercato.
 
La transizione sta presentando nuove sfide per i materiali del pacchetto del modulo di potenza, poiché ci si aspettano frequenze di commutazione più elevate, densità di potenza maggiori e temperature operative più elevate, il tutto mantenendo una vita utile di 15 anni.
 
Poiché la densità di potenza degli inverter per veicoli elettrici è aumentata esponenzialmente nell'ultimo decennio, sono emersi nuovi design di raffreddamento a doppia faccia, wirebond di rame e lead frame.
 
Forse la cosa più critica è che, poiché i requisiti di temperatura di giunzione si sono avvicinati ai 175 - 200 gradi, i limiti delle saldature convenzionali hanno fatto strada ai nuovi materiali di attacco dei die.
 
I materiali sinterizzati in argento nano e i materiali sinterizzati in rame hanno un alto punto di fusione rispetto alle tradizionali saldature senza piombo a base di stagno, e supportano alte temperature termiche sopra i 250 gradi, aiutando a massimizzare la transizione verso i MOSFET in carburo di silicio densi di potenza.
 
Mentre le paste sinterizzate di argento nano sono sul mercato (per esempio Argomax di Alpha), materiali sinterizzati di rame più performanti sono ancora dietro l'angolo, con aziende come Hitachi, Showa Denko, e Mitsui che dimostrano la tecnologia e/o sono nelle fasi finali di qualificazione per l'industria automobilistica.
 
Maggiori informazioni e previsioni con commenti si possono trovare nel rapporto IDTechEx "Power Electronics for Electric Vehicles 2022-2032".
 
Gestione termica nei progetti cell-to-pack
 
La gestione termica per i veicoli elettrici ha continuato ad essere un argomento caldo nel 2021. L'arco continuo del richiamo della Chevrolet Bolt sembra essersi concluso con un costo approssimativo di 1,9 miliardi di dollari grazie a difetti di fabbricazione nelle celle fornite da LGChem. Mentre questa storia può concludersi, le batterie Li-ion presentano sempre un rischio non nullo di fuga termica. Ciò significa che c'è l'obbligo di mantenere le celle alla loro temperatura operativa ottimale, ma anche di fornire materiali antincendio in caso di fuga termica.
 
Una tendenza critica che avrà un impatto sui fornitori di materiali in questo spazio è l'adozione della tecnologia cell-to-pack. BYD ha la sua batteria Blade sulla strada e ora abbiamo visto annunci da molte case automobilistiche tra cui Tesla, VW e Stellantis con piani per adottare la tecnologia cell-to-pack nei prossimi anni. Cell-to-pack rimuove i moduli e impila tutte le celle in un unico grande pacchetto. Questo migliora la densità energetica, la complessità di produzione e i costi. Tuttavia, crea sfide intorno alla protezione antincendio e trasforma i requisiti del materiale termico rispetto a un tradizionale pacco di batterie modulari.
 
In un tipico pacco batterie modulare, le celle si trovano in un modulo con un materiale di interfaccia termica (TIM), normalmente sotto forma di un gap filler dispensabile. Un altro TIM viene poi utilizzato per fare contatto tra il modulo e la piastra di raffreddamento. Nel cell-to-pack, le celle possono essere collegate direttamente alla piastra di raffreddamento. Questo riduce il numero di interfacce termiche e quindi si può usare un TIM a minore conducibilità termica. Tuttavia, ora c'è bisogno di una maggiore forza di adesione. La transizione dalle batterie modulari al cell-to-pack è anche una transizione dai riempitivi di gap termico verso gli adesivi termicamente conduttivi.
 
Per quanto riguarda la protezione antincendio, in un sistema modulare, i moduli possono essere isolati e protetti. Con le celle a pacco, diventa più impegnativo limitare la propagazione della fuga termica attraverso la batteria. Questo presenta più opportunità per i materiali di prevenzione della propagazione tra le celle e per maggiori livelli di protezione per l'involucro del pacco, dentro e fuori. Con poca regolamentazione applicata che sia specifica per la fuga termica, rimane una varietà di soluzioni adatte come i rivestimenti in polvere, i rivestimenti intumescenti, i materiali ceramici e gli aerogel.
 
Il rapporto di IDTechEx "Thermal Management for Electric Vehicles 2021-2031" dettaglia le strategie degli OEM, le tendenze e le alternative emergenti intorno alla gestione termica delle batterie Li-ion, dei motori a trazione elettrica e dell'elettronica di potenza con considerazioni sulla temperatura di funzionamento ottimale e sulla protezione antincendio.

Gli ibridi colpiscono ancora: Recenti aumenti delle vendite

Le vendite di ibridi non plug-in e plug-in sono aumentate negli ultimi due anni, e le vendite di ibridi plug-in sono triplicate di anno in anno fino a superare i 600 mila veicoli nella sola Europa nel 2020.
 
Al loro peggio, gli ibridi sono una truffa ambientale. Confondono i consumatori: 48V mild hybrid, 48V full hybrid, full hybrid (alta tensione), plug-in hybrid, non-plug-in hybrid. I sostenitori di ciascuno tendono ad affermare che la loro è una soluzione soddisfacente per ridurre le emissioni su strada, proclamando lunghe gamme e brevi tempi di ricarica.
 
In passato, il governo norvegese ha vietato del tutto le pubblicità ingannevoli delle HEV "auto-ricaricanti" e il Regno Unito ha ridotto e poi rimosso gli incentivi per le PHEV perché i conducenti nonle collegavano (comportamento non solo isolato al Regno Unito).
 
Al loro meglio, gli ibridi sono un passo di transizione a breve termine verso i propulsori a zero emissioni. Una vecchia storia, ma ora in pieno svolgimento. Le recenti impennate sono state sostenute dall'Europa, poiché le case automobilistiche hanno evitato le multe stabilite dall'obiettivo dell'UE di 95 g di CO2 per km.
 
Ma la Morte Nera salta sempre in aria. E le impennate delle vendite degli ibridi saranno di breve durata. I veicoli elettrici a batteria sono il modo più semplice per soddisfare gli obiettivi di emissioni e sono molto richiesti, quindi saranno sempre più prioritari. Durante l'estate, il capo dello sviluppo alla Daimler Markus Schäfer è stato citato dicendo: "Non sono previsti ulteriori nuovi sviluppi PHEV".
 
I politici stanno anche prendendo coscienza dei limiti degli ibridi, e questo si riflette nella politicafutura. Inoltre, i divieti dei combustibili fossili in arrivo tra il 2030 e il 2040 tendono a implicare o esplicitamente includere divieti ibridi, anche se sono tipicamente lontani e deliberatamente poco chiari. Il Cile e la Grecia sono stati gli ultimi paesi a unirsi al club quest'anno.

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Questo articolo si basa sul più ampio portafoglio di ricerca sulla mobilità di IDTechEx, che segue l'adozione di veicoli elettrici, le tendenze delle batterie, l'autonomia e la domanda su terra, mare e aria. Aiutandoti a navigare in qualsiasi cosa ti aspetti. Scopri di più su www.IDTechEx.com/Research/EV.
 
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