In realtà l’auto elettrica (EV – Electric Vehicle o BEV - Battery Electric Vehicle), rivoluzione tecnologica che dovrebbe contribuire ad una mobilità più sostenibile, era già commercializzata negli anni ‘30 del 1800!
Grazie al belga Camille Jenatzy, già nel 1899, per la prima volta, un'auto elettrica superò il muro dei 100 km/h, coprendo il chilometro lanciato in 34 secondi.
Negli anni ’10 del Novecento le auto a benzina hanno soppiantato le auto elettriche che non furono in grado di evolvere per i limiti tecnologici dell’epoca, particolarmente riguardo alle batterie.
Nonostante l’ottima immagine pubblica e le politiche di sostegno a suo favore, la penetrazione dell’auto elettrica nel mercato è in realtà ancora oggi molto modesta: alle 50.000 unità elettriche immatricolate nel 2012 negli USA, su un totale di 14 milioni di nuove immatricolazioni di vetture tradizionali, si contrappongono le sole 500 immatricolazioni italiane, quasi unicamente facenti capo a istituzioni o enti.
I modelli attualmente in commercio sono adatti a percorrenze urbane o – al massimo – a coprire breve distanze extraurbane e soffrono ancora di alti costi e insufficienti infrastrutture per la ricarica.
COME FUNZIONA UN'AUTO ELETTRICA OGGI
La pura auto elettrica in sostanza è un veicolo che converte l’energia chimica contenuta nelle batterie in energia elettrica e quindi, tramite un motore elettrico, in energia meccanica, destinata a muovere il mezzo.
Dall’esterno l’auto elettrica è come un auto tradizionale a benzina o diesel.
E’ aprendo il cofano che si scoprono le differenze. Il motore a benzina è sostituito da un motore elettrico. Non ci sono cambio e frizione visto che generalmente il motore elettrico è a presa diretta (direttamente accoppiato al differenziale ed alle ruote) e neppure esiste un tubo di scappamento od un serbatoio della benzina, che di fatto è sostituito dalla batteria.
In realtà le componenti ed il funzionamento dell’auto elettrica sono minori e più semplici dell’auto a combustione interna (più elettronica e meno meccanica).
COMPONENTI DELL’AUTO ELETTRICA
BATTERIE
Le batterie che alimentano il motore - analogamente al serbatoio di benzina o gasolio che fornisce il combustibile al motore endotermico - sono ricaricate tramite la rete elettrica.
Le nuove tecnologie, che stanno soppiantando le classiche batterie al piombo-acido (più pesanti e meno performanti ) sono al:
- Litio-ioni, la più utilizzata, grazie all’alto potenziale elettrochimico del litio, il più leggero fra i metalli della terra
- Nichel-idruri metallici (Ni-MH), particolarmente utilizzate sulle vetture ibride
- Sodio-cloruro di nichel, ancora in fase pilota
Le batterie a ioni di litio hanno il pregio di immagazzinare 4 volte l’energia di una batteria al piombo-acido a parità di dimensioni, di poter reggere fino ad un migliaio di cicli di ricarica e di non avere l’effetto memoria.
Considerata un’autonomia di 100-150 km, la batteria viene generalmente garantita per 5 anni ovvero 100,000 km.
I modelli in commercio dal 2013 con potenza da 60-80 kW prospettano un autonomia di 160-180 km, ma probabilmente in condizioni ideali: guida morbida e senza eccessivo utilizzo di altre funzioni come il climatizzatore.
La nota dolente è che la batteria, con un peso di 120-180 kg, rappresenta il costo maggiore dell’auto elettrica, potendo superare i 15,000 euro.
Presumibilmente il costo si abbatterà significativamente al crescere della diffusione delle EV e al raggiungimento della sua maturità tecnologica.
SISTEMI DI RICARICA
Al momento è un altro punto dolente.
I tempi per una piena ricarica a 220V sono normalmente nell’ordine di 4-8 ore, tempo perfetto per una ricarica notturna presso il proprio garage.
Tempi più brevi sono raggiungibili sfruttando la corrente industriali da 380V.
E’ poi possibile un reintegro della batteria presso una colonnina: in appena un’oretta è possibile un ‘rabbocco’ del 15-20%.
Le principali città stanno installando stazioni di ricarica presso i principali parcheggi o centri commerciali, ma le infrastrutture di ricarica sono ancora ampiamente insufficienti.
Un aiuto viene comunque dalla tecnologia: applicazioni sugli smartphone permettono di individuare la colonnina di ricarica più vicina e di calcolare la distanza percorribile in base alla carica raggiunta.
Diversi prototipi mostrano capacità di ricarica molto più rapide ed autonomie anche di centinaia di km, ma restano al momento lontani da applicazioni commerciali.
Altra tecnica è la ricarica induttiva.
A differenza della ricarica conduttiva che richiede il collegamento con un cavo elettrico ad una presa, quella induttiva avviene tramite trasferendo l’energia da un captatore elettromagnetico installato nel suolo di una stazione di ricarica ed il captatore montato sull’auto.
Il sistema ha maggiori complessità rispetto alla ricarica conduttiva ma anche il pregio di scongiurare eventuali folgorazioni, rischio se pur remoto del sistema di ricarica conduttiva.
Ulteriore soluzione è relativa a batterie modulari, che invece di essere ricaricate sono sostituite con moduli rigenerati presso apposite stazioni.
Al momento pare che il sistema difficilmente avrà diffusione a causa degli elevati costi.
SISTEMA DI CONTROLLO
E’ il sistema elettronico che salvaguardia e gestisce la batteria erogando potenza in base alla richiesta del guidatore e regolando le fasi di carica e scarica della batteria.
INVERTER
I motori generalmente funzionano a corrente alternata. L’inverter converte quindi la corrente continua delle batterie in alternata.
RIDUTTORE
Il riduttore trasferisce la potenza generata dal motore alle ruote. E’ simile a una scatola di trasmissione ma con rapporto di trasmissione fisso.
VANTAGGI E SVANTAGGI DELL’AUTO ELETTRICA
- Efficienza
L’efficienza ovvero la conversione energetica dalle batterie alle ruote è intorno al 90%. Ben oltre all’efficienza del 25-40% che caratterizza le auto tradizionali a benzina o gasolio.
All’incirca il 15% dell’efficienza è ottenuto tramite un sistema di recupero automatico dell’energia cineticain fase di frenata e di decelerazione o discesa, a parziale ricarica della batteria.
In realtà il rendimento è ben diverso se valutato lungo tutto il ciclo di vita del sistema, a partire dal combustibile utilizzato per la produzione dell’energia elettrica utilizzata, che nel caso di fonti fossili può essere intorno al 35-50% e pertanto taglia di 2 o 3 volte il reale rendimento.
- Bilancio ambientale
A meno che la fonte di generazione elettrica sia rinnovabile, in realtà si può parlare di assenza di emissioni in atmosfera solo durante la marcia del veicolo (polveri sottili, monossido di carbonio, ossidi di azoto e idrocarburi incombusti) in quanto le emissioni sono causate a monte, nella fase di generazione termoelettrica.
Il bilancio dunque molto dipende dal mix di generazione a monte.
L’assenza di emissioni inquinanti durante il suo utilizzo viene generalmente premiata con l’accesso libero alle zone di traffico limitato e parcheggi riservati, particolarmente nei centri cittadini, dove le frequenti accensioni/spegnimenti rendono invece i motori a combustione interna più impattanti sull’ambiente
- Silenziosità
La totale assenza di rumore della EV rende certamente più gradevole la vita in città, ma - lamentano alcune associazioni - rappresenta anche un pericolo per i pedoni e ciclisti.
- Minore dipendenza dal petrolio
Elemento importante sia per gli aspetti economici che di sicurezza di approvvigionamento energetico.
- Autonomia
Nel confronto con l’auto tradizionale anche l’autonomia di 170-180 km delle più recenti auto elettriche in commercio vede l’auto elettrica perdente o – se non altro – relegata ad un uso urbano o di raggio limitato.
- Manutenzione
Non necessitando di cambi d’olio ed altre manutenzioni tipiche dei motori meccanici, generalmente la manutenzione degli Ev è minore.
- Batterie
Le batterie sono l’aspetto più critico per lo sviluppo di massa dell’auto elettrica ed in particolare la sua durata, la disponibilità delle rete di stazioni e sistemi di ricarica ed il costo sono gli elementi su cui ricerca ed investimenti dovranno maggiormente concertarsi.
- Costo
In commercio le auto elettriche si presentano al prezzo di 28.000 - 38.000 Euro e sono in linea di massima più costose delle consorelle a combustione interna.
L’elemento che più incide sul costo sono – come sopra – le batterie.
Secondo l'ENEA il costo della batteria di ultima generazione si aggira sui 300 $/kWh (230 Euro/kWh).
Una batteria da 30 kWh, appropriata per una berlina con una autonomia intorno ai 150 km, inciderà sul costo dell’auto per circa 9.000 Euro. Onere che viene attenuato dal vantaggio del minor costo d’esercizio del veicolo elettrico (2,5 Euro/100 km contro 7,1 Euro/100 km per un analoga auto a motore endotermico).
Dunque, anche se il costo di un ‘pieno’ è di soli 2-3 euro, l’auto elettrica fatica ancora a competere economicamente con quella diesel, in mancanza di appropriati incentivi che sono ipotizzabili attraverso incentivi alla rottamazione ed esenzione IVA. Si fanno inoltre strada formule di leasing delle batterie.
- Prestazioni
Le auto elettriche in commercio sono in grado di mantenere una velocità costante intorno ai 100 km/h con picchi fino ai 140 km/h. Lo spunto e la ripresa non hanno nulla da invidiare alle auto a motore endotermico, vantando un tempo di 6-9 secondi per passare dai 0 ai 50 km. Inoltre risultano facili da guidare. Insomma, maneggevoli e sufficientemente reattive.
Nel caso dell’elettrico “puro” gli obiettivi di costo per le batterie di ultima generazione, del DOE per esempio, oscillano intorno ai 300 $/kWh. Una batteria da 30 kWh, taglia adeguata ad una vettura di classe C con una autonomia dell’ordine dei 150 km, costerà quindi circa 9.000 Euro.
Tale costo è difficilmente accettabile dall’utenza all’atto dell’acquisto del veicolo, mentre lo diviene spalmandolo sull’intera vita della batteria, considerato il minor costo d’esercizio del veicolo elettrico (2,5 Euro/100 km contro 7,1 Euro/100 km per il termico, Renault per auto classe B). Il leasing della batteria o dell’intera vettura (meglio se in car-sharing) diventa quindi una strada quasi obbligata.
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