LiBER – Lithium Battery per l’Emilia Romagna

Sistemi tecnologici completi di battery pack per l’automotive e la movimentazione industriale.

Obiettivi

L’obiettivo principale dal progetto LiBER è dato dalla messa a disposizione di una metodologia di progettazione integrata e di un prototipo ‘live demo battery pack’ in grado di dimostrare la potenzialità delle soluzioni LiBER di soddisfare il fabbisogno ed i requisiti del settore automotive sia in termini di prodotto che di processo costruttivo rinnovabile.

Il progetto mira alla costituzione di un presidio scientifico e tecnologico in Emilia-Romagna con tutte le competenze necessarie a sviluppare e produrre battery pack per applicazioni automotive. Tali competenze saranno messe a disposizione anche di altri settori emergenti quali l’ambito industriale, agricolo e civile.

Inoltre, una ricaduta importante del progetto sarà il soddisfacimento del crescente fabbisogno di sistemi di accumulo avanzati da parte dei diversi settori produttivi della regione, attualmente coperto da prodotti provenienti dall’estero.

Il progetto LiBER porterà anche al raggiungimento di diversi obiettivi tecnici originali relativi al battery pack, di cui i più importanti sono:

  • elevatissima affidabilità e sicurezza intrinseca raggiunta attraverso il monitoraggio puntuale e globale delle temperature di cella;
  • integrazione del battery pack con impianto di riscaldamento, ventilazione e condizionamento di bordo per la gestione della ricarica in climi estremi;
  • monitoraggio remoto del battery pack in ottica ‘predictive maintenance’ e ‘car as a service’;
  • soluzione vantaggiosa per la sostituzione batteria (battery swap);
  • riutilizzo del battery pack e second life delle celle;
  • metodologia di assemblaggio automatico delle unità base compatibile con produzione in linee ad elevati volumi;
  • metodologia di fast prototyping del battery pack per allestimento veicoli sperimentali con bassi investimenti.

LiBER potenzierà la connessione tra ambiti scientifici e industriali, al fine di sviluppare soluzioni tecnologiche complesse nel settore dell’integrazione di batterie in ambito automotive. Il progetto, infatti, è caratterizzato da una forte multidisciplinarietà e dall’integrazione di metodi e tecniche innovative che

  • coinvolgono il comparto industriale a partire dalle primissime fasi dello sviluppo delle tecnologie di base,
  • individuando le caratteristiche della ricerca in termini di esigenza di prodotto (applicazione veicolo) e di
  • assoluta integrazione tra nuova tecnologia di prodotto e processo di fabbricazione in ottica Industria 4.0.

Questa proposta progettuale, facendo leva su un partenariato industriale completo e difficilmente replicabile sul territorio nazionale, garantirà all’industria regionale la copertura di tutti gli ambiti tecnologici della filiera ed una competitività in termini di:

  1. prodotto: capacità di soddisfare il mercato dell’elettrificazione con soluzioni di battery pack integrati, primariamente per il mercato regionale e secondariamente per il mercato continentale;
  2. processo: capacità di produrre apparecchiature automatiche per l’assemblaggio di battery pack per il mercato globale.

Attività

  1. Realizzazione di una soluzione di integrazione per i moduli base (brick) costituiti da un numero predeterminato di celle collegate tra loro in parallelo;
  2. Realizzazione di due battery pack basati sull’utilizzo dei brick sviluppati, aventi l’uno sezione pressoché quadrata, idonea per il montaggio in configurazione ‘tunnel’, l’altro con sezione piatta ‘flat’, per poter essere alloggiata al di sotto del pianale veicolo;
  3. Interfacciamento completo del battery pack tramite infrastruttura di trasmissione dati e loro elaborazione locale e remota per la diagnostica e la gestione di una flotta circolante geograficamente distribuita su larga scala;
  4. Progetto dell’impianto di assemblaggio e prototipazione dei battery pack, in grado di dimostrare la fattibilità industriale della soluzione adottata;
  5. Qualificazione dei moduli basi e del battery pack attraverso la definizione di un metodo di certificazione del sistema e l’applicazione della procedura sui prototipi.

È previsto un piano di diffusione e valorizzazione dei risultati (tramite web, convegni, workshop, realizzazione di un laboratorio dimostrativo) per assicurare la più ampia ricaduta sulle filiere regionali di riferimento – principalmente l’automotive e più in particolare il mondo dei veicoli elettrici – ed, in particolare, alle imprese non direttamente coinvolte nel progetto.

Applicazioni

LiBER alimenterà il settore automotive regionale con soluzioni innovative di prodotto battery pack completo e del relativo processo di assemblaggio automatico e integrazione con veicolo e infrastruttura, che attualmente non sono presenti presso il comparto produttivo regionale.

Nuove realtà industriali, attraverso LiBER, potranno offrire soluzioni di prodotto e processo per battery pack avanzati per auto/moto ibride ed elettriche e per veicoli da lavoro elettrici in fase di sviluppo o già in produzione in Emilia-Romagna.

La proposta di rivolgersi anche ad altri settori emergenti, quali il comparto industriale, agricolo e civile come possibili ambiti di applicazione della tecnologia di integrazione batteria, è vista come spin-off dell’attività di sviluppo principale finalizzata al settore automotive. Questi settori potranno avvalersi delle tecnologie sviluppate, in particolar modo per quanto riguarda il processo di produzione, che potrà essere sostanzialmente immutato. Il prodotto battery pack potrà invece avere caratteristiche semplificate rispetto a quelle per l’automotive e quindi essere facilmente realizzato a costi inferiori. La combinazione di processo avanzato e prodotto economico dovrebbero rendere la soluzione LiBER competitiva anche per questi mercati, caratterizzati da un livello tecnologico inferiore e da una marginalità ridotta rispetto al comparto automotive.

La progettazione che prevede il riutilizzo del prodotto in ottica di economia circolare, rappresenterà un elemento di forte competitività dell’industria regionale nel medio-lungo periodo, in quanto sarà in grado di generare nuovi business di ‘second life’ con prodotti di qualità superiore a qualsiasi altra iniziativa. Dal punto di vista tecnico, questa possibilità è offerta dalla soluzione brevettata alla base del progetto LiBER che, unica nel suo genere, consente la tracciabilità a livello di singola cella delle condizioni di esercizio lungo l’intera vita del pacco.

Coerenza con la strategia regionale di specializzazione intelligente

La Strategia di specializzazione intelligente (S3) è uno strumento utilizzato in tutta l’Unione europea per migliorare l’efficacia delle politiche pubbliche per la ricerca e l’innovazione.

Attraverso la propria S31 la Regione Emilia-Romagna ha costruito un quadro strategico di azioni con l’obiettivo del rafforzamento competitivo e della crescita occupazionale del sistema economico regionale.

Il progetto LiBER si inserisce nell’obiettivo strategico Meccatronica e Motoristica – OS6 ‘Elettrificazione dei sistemi di propulsione, per una maggiore efficienza e sostenibilità ambientale dei veicoli’.

LiBER intende aggregare competenze e sviluppare soluzioni per l’elemento centrale del processo di elettrificazione dei veicoli, quale è il battery pack. Competenze e soluzioni apportate da LiBER al contesto produttivo regionale forniranno un contributo significativo per l’alimentazione di iniziative imprenditoriali, che potranno colmare l’assenza di realtà produttive di battery pack avanzati per il settore automotive.

Il progetto LiBER fornisce una metodologia per lo sviluppo di battery pack che sarà in grado di alimentare innumerevoli ambiti applicativi su una prospettiva temporale di lungo termine. Infatti, in base alla classificazione della generazione di batterie EBA – European Battery Alliance -, la soluzione proposta può essere applicata sia alle celle esistenti (GEN 1, GEN 2a) sia a quelle che saranno immesse sul mercato a breve (GEN2b) e medio termine (GEN 3).

Il progetto LiBER è potenzialmente in grado di soddisfare anche obiettivi strategici di alcuni ClustER2, associazioni nate per potenziare l’approccio alla strategia regionale S3 attraverso la creazione di comunità di soggetti pubblici e privati (centri di ricerca, imprese, enti di formazione) orientate alla condivisione di idee, competenze, strumenti, risorse per sostenere la competitività dei sistemi produttivi più rilevanti dell’Emilia-Romagna. In particolare, gli obiettivi più rilevanti sono i seguenti:

  • ClustER Meccatronica e Motoristica: elettrificazione delle macchine operatrici (OS13) e per applicazioni su droni (OS9) o su satelliti (OS10);
  • ClustER Energia e sviluppo sostenibile: integrazione con smart grid (OS2);
  • ClustER Agroalimentare: implementazione di sistemi di coltivazione decarbonizzati (OS1-OS3).

Questi obiettivi restano definiti come secondari e non interverranno a modificare le linee di sviluppo principale del progetto, che mira a soddisfare requisiti per l’automotive. L’applicabilità del progetto a questi ambiti sarà comunque promossa dall’attività di diffusione di LiBER, per sostenere possibili spin-off del progetto.

1: Per approfondimenti, si veda “ORIENTAMENTI INNOVATIVI PER LA STRATEGIA REGIONALE DI INNOVAZIONE PER LA SMART SPECIALISATION – FORUM S3 GIUGNO 2018” disponibile anche all’indirizzo web: http://fesr.regione.emilia-romagna.it/s3/s3_aggiornamento_set2018.pdf
2: Per approfondimenti, si veda il sito web dedicato ai ClustER: https://www.retealtatecnologia.it/clust-er