Sticky: L’auto elettrica: sappiamo tutti come funziona?

L’automoile elettrica è dotata di un motore elettrico che utilizza l’energia chimica  accumulata in batterie ricaricabili. I veicoli che impiegano sia motori elettrici sia  motori a combustione interna sono noti come ibridi. In tali veicoli gli accumulatori vengono ricaricati da un motore a combustione interna.

I veicoli elettrici attualmente più diffusi sono automobili, piccoli autocarri, biciclette motorizzate, scooter elettrici, veicoli per campi da golf, carrelli elevatori e veicoli simili, ma, di recente, i motori elettrici vengono diffusamente applicati anche a camion, moto, pullman e altri mezzi.

EFFICIENZA ENERGETICA – Un motore elettrico ha un rendimento energetico del 90%, ovvero solo il 10% dell’energia elettrica utilizzata viene dissipata, la restante parte invece è trasformata in energia meccanica. Il paragone con un motore endotermico non sussiste: rispetto a quello elettrico, il propulsore a combustione interna, benzina o diesel, riesce a malapena ad arrivare ad un rendimento del 30%. Altro grande vantaggio delle auto elettriche è di non emettere nell’ambiente CO₂ ed altri gas serra-inquinanti, fino ad arrivare all’impatto zero se ricaricate con energia prodotta da fonti rinnovabili. Le prestazioni degli attuali veicoli elettrici si stanno progressivamente avvicinando a quelle assicurate dalle auto a combustione interna.

BATTERIE E MERCATO – Vediamo ora in dettaglio ciò che dà energia alle auto elettriche, ossia le batterie. Le batterie ricaricabili utilizzate nei veicoli elettrici comprendono la pila zinco-aria, l’accumulatore piombo-acido, il NiCd (accumulatore nichel-cadmio), il tipo a NiMH (accumulatore nichel-metallo idruro), le litio-ione (accumulatore agli ioni di litio) e le Li-ion polimero (accumulatore litio-polimero). Le batterie sono peculiarmente il componente più costoso dei BEV, dall’inglese Battery Electric Vehicle. Sebbene i costi di fabbricazione della batteria siano molto elevati, si prospetta una sostanziale riduzione del costo delle batterie nei prossimi anni. Oggi, infatti, si certifica un’importante aumento della produzione di batterie ricaricabili che, unitamente ad una richiesta crescente di veicoli elettrici, porterà  ad una decisa competitività delle auto elettriche sui mercati dell’auto. Per i veicoli a combustione si prospettano tempi duri.

Se il mercato dei BEV dovesse crescere, esso contribuirà sia alla ricerca e allo sviluppo di nuove tecnologie relative alle batterie, sia all’abbassamento dei costi di produzione e di vendita dei veicoli.

RICARICA E AUTONOMIA – Il tempo della ricarica del parco batterie è determinato principalmente dal valore della tensione della rete elettrica. La durata di ricarica con un sistema domestico è di circa 8 ore (220 V), partendo da batterie del tutto scariche. L’idea è quella di attrezzare il circuito metropolitano con colonnine ad alta tensione in modo da velocizzare sensibilmente il tempo di ricarica. L’argomento dell’autonomia di un BEV è molto discusso. Inizialmente, tali veicoli avevano un‘autonomia ridotta di circa 50/60 km. I recenti aggiornamenti hanno consentito alle auto elettriche di migliorare le loro performance di percorrenza. L’autonomia dipende sia dal numero e dal tipo di batterie utilizzate, sia dalle prestazioni richieste dal conducente del veicolo. Per quanto ovvio, il peso e la tipologia del veicolo condizionano la capacità di autonomia,  al pari dei tradizionali veicoli a motore endotermico.

Le batterie utilizzate sono tradizionalmente al piombo-acido, facilmente reperibili in commercio e poco costose. Questa tipologia di batterie raggiunge un’autonomia mediamente compresa tra 30 e 80 km. Ultimamente si è arrivati a batterie al piombo-acido che permettono con autonomia fino a 130 km. Le batterie al NiMH, avendo una più alta densità energetica, consentono un’autonomia anche di 200 km. Auto elettriche dotate delle nuove batterie al litio hanno invece un’autonomia che arriva fino ai 400-500 km. Sarà  compito delle diverse case automobilistiche  calcolare ed individuare in futuro il giusto bilanciamento tra i livelli di autonomia, peso, tipologie di batteria e costo.

FONTI ENERGETICHE – Le batterie delle vetture elettriche devono essere ricaricate attraverso la rete elettrica, alimentata a sua volta da una varietà di risorse come il carbone, l’energia idroelettrica, l’olio combustibile, il gas naturale, fonti rinnovabili ed infine, nei paesi in cui ne è prevista la produzione e l’uso, l’energia nucleare.

Lo stato dell’arte della tecnologia consente di trovare altre soluzioni relative alla ricarica, come un particolare sistema frenante detto “rigenerativo”, grazie al quale è possibile recuperare parzialmente l’energia dissipata durante le frenate. Sono anche state sottoposte a test alcune fonti di energia, dette ausiliarie, come la cella fotovoltaica collocata sul tetto della vettura che cattura l’energia solare e consente la ricarica delle batterie, ma al momento questo sistema ricaricante è del tutto poco efficiente, sia dal punto di vista energetico sia da quello economico.

La nuova cultura eco-compatibile e la diffusione di adeguati sistemi ed opportune infrastrutture che consentano l’utilizzo ordinario dei veicoli elettrici, come le colonnine di ricarica, sono le sfide del futuro dei trasporti. Tale ultima problematica sarà trattata prossimamente in questa rubrica. Restate connessi!