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QT n. 9, settembre 2018 Rubriche: QTech

Auto: il futuro è elettrico?

Costi, prestazioni, autonomia, rispetto dell’ambiente: l’auto elettrica - o ibrida, ha indubbi vantaggi. Purché quella elettricità sia prodotta in modo “pulito”...

Colonnine di ricarica Tesla all’Interporto di Trento

Il 27 febbraio 2018: una sentenza del tribunale di Lipsia stabilisce che le città di Stoccarda e Düsseldorf possono vietare la circolazione alle auto diesel senza attendere una pronuncia di organi federali. Negli stessi giorni, Virginia Raggi, sindaca di Roma, torna da un congresso di 80 sindaci metropolitani di tutto il mondo tenutosi a Città del Messico e annuncia che a Roma, in centro, dal 2024 non si potrà più circolare con auto diesel.

Ma non è la sola: a Milano, con la zona C già interdetta al traffico ai motori a gasolio Euro4, il sindaco Sala si è posto l’obiettivo di inibire la circolazione totale delle auto private diesel entro il 2030; la Norvegia ci vuole arrivare entro il 2025, mentre i più ambizioni parigini si sono dati il limite all’anno 2020.

Date lontane? Mica tanto: se si considera il tempo medio che trascorre tra l’acquisto di un’auto e la sua dismissione per una nuova vettura, capirete che a Roma o a Milano la domanda “Vale la pena comprare un diesel oggi?” se la stanno già ponendo.

Quali alternative al diesel?

La prima è ovviamente l’auto a benzina. Finché era in vigore (1976-1997) il superbollo sul diesel e sulle auto a gas, l’auto a benzina dominava il mercato, relegando le auto diesel solo a chi realmente faceva chilometraggi annuali tali da sostenere la tassa di circolazione maggiorata. L’abolizione della supertassa, e la contemporanea diffusione sul mercato dei motori diesel con il sistema di iniezione Common Rail, che ha migliorato di molto sia le prestazioni che la sostenibilità ambientale dei diesel a parità di cilindrata, hanno portato le auto a benzina ad un brusco calo di vendite, tendenza che solo recentemente (almeno in Europa, meno in Italia) si è invertita. Poi ci sono le auto che alla benzina affiancano la carburazione a metano e GPL: con questi mezzi è possibile ottenere grossi risparmi al chilometro percorso, e possono pure entrare (ove prescritto) nei centri urbani. Il prezzo da pagare è un piccolo surplus di manutenzione per la sicurezza dei serbatoi e il divieto di lasciare l’auto in molti parcheggi sotterranei, per ragioni di sicurezza che a dire il vero sono più una consuetudine che un reale pericolo: i serbatoi odierni resistono a pressioni più che doppie rispetto a quelle del gas in essi contenuto, per cui il pericolo di scoppio è davvero minimo.

E poi c’è l’alternativa più sexy ai carburanti classici: vi sarà capitato, in giro per la città, di incontrare una di quelle auto silenziose che si muovono al sibilo di una turbina elettrica, e che, se non le vedete, manco vi accorgereste della loro presenza.

Stiamo parlando delle auto puramente elettriche, e delle loro cugine ibride, che rispetto alle prime sono dotate di un motore a benzina affiancato a quello elettrico.

I motori elettrici e quelli ibridi

Colonnine di ricarica Tesla all’Interporto di Trento

I motori elettrici e ibridi sono caratterizzati dalla presenza di una batteria che fornisce l’energia elettrica per il loro funzionamento. Sono motori che hanno un rendimento molto elevato rispetto ai motori termici, e quindi molto più efficienti nell’utilizzo dell’energia, ma la cui autonomia dipende dalla tecnologia della batteria. La differenza tra i due motori sta proprio nella modalità di ricarica.

Un’auto ibrida trarrà la sua energia dal motore termico. I motori delle auto elettriche, invece, si ricaricano in presenza di una presa di corrente. Entrambi si avvalgono del sistema di recupero in frenata (vedi box qui a fianco).

Chi volesse scegliere tra auto elettrica e ibrida, deve valutare tre aspetti fondamentali: autonomia, economia, emissioni. L’auto ibrida beneficia della copresenza di due motori, quindi unisce gli alti rendimenti e l’economicità del motore elettrico con l’autonomia garantita dal motore termico, che può funzionare anche a batteria scarica. Il ciclo urbano avviene quasi totalmente con il motore elettrico, con scarso dispendio di carburante e riduzione di emissioni. Nel percorso autostradale, invece, il motore termico lavora di più, pur condividendo lo sforzo col motore elettrico: il risultato è che comunque si deve far benzina, con il vantaggio di non dover necessariamente cercare una stazione di ricarica.

La scelta dell’auto elettrica ha connotazioni più radicali, visto che il fattore autonomia diventa preponderante. Per fare questo, il possessore di auto elettrica deve aver studiato il percorso, che deve tenere conto della necessità di ricaricare. La ricarica può avvenire collegando l’auto alla presa elettrica in garage, oppure si può fare affidamento sulle apposite colonnine che si possono trovare in giro per il territorio: a Trento, ad esempio, grazie ad un accordo tra Dolomiti Energia e Supermercati Poli, sono state installate delle colonnine di ricarica in corrispondenza ai punti vendita del supermercato; Tesla, di cui parleremo fra poco, ha installato in via Innsbruck, all’Interporto di Trento, il proprio punto di ricarica (vedi foto).

Il mercato delle auto ibride

Nel 1997 la Toyota mise sul mercato la Prius, la prima vettura ibrida dell’epoca moderna, che ebbe progressivamente un successo commerciale che continua ancora oggi. La casa giapponese fu la prima a credere nell’ibrido, e ormai ha esteso la tecnologia a tutti i suoi modelli, tanto che dal gennaio 2018 ha tolto dal listino le versioni diesel di buona parte dei modelli.

Ma Toyota non è l’unica a proporre auto ibride. Ormai quasi tutte le case automobilistiche hanno nel proprio listino, chi più chi meno, auto ibride. Perfino Porsche annovera tra i suoi modelli un SUV Cayenne ibrido.

Chi è un po’ in ritardo è FCA, a causa di una iniziale diffidenza rispetto all’elettricità sulle automobili: Sergio Marchionne a giugno scorso, poco prima di morire, annunciò comunque il cambio di rotta, e promise l’inserimento di tecnologie elettriche e ibride anche nei modelli Fiat e Jeep.

In realtà l’uso dell’energia elettrica per le automobili è stato sempre al centro dell’attenzione: la prima carrozza a motore (1832) dello scozzese Robert Anderson era alimentata da una batteria elettrica, e nel corso dei due secoli successivi sul mercato non sono mai mancati modelli elettrici. La FIAT, ad esempio, tra il 1990 e il 1998 propose la Panda Elettra, poi migliorata nella Panda Elettra 2. Prestazioni? 70 km/h di velocità massima dichiarata e autonomia di 100 km (a 50 km/h) al “modico” prezzo di lire 25.600.000: tre volte una Panda a benzina.

Non fu ovviamente un successo: al prezzo elevato e all’impossibilità pratica di poterla usare fuori città si aggiungeva il fatto che le batterie erano così ingombranti da prendersi buona parte dello spazio del bagagliaio e del divano posteriore, sopra il quale era possibile caricare qualche bagaglio e poco altro.

Erano infatti le batterie il vero limite allo sviluppo delle auto elettriche: si tentò con batterie al piombo e poi al nichel-cadmio, ma con scarso successo. Finché la ricerca sulle batterie ricaricabili per i telefoni cellulari e poi per gli smartphone introdusse le batterie al litio: la soluzione fu provata anche sulle auto elettriche, con ottimi risultati, ridando fiato e speranza al mercato delle auto elettriche.

Fu Elon Musk, visionario genio dell’innovazione, con la sua Tesla, ad attrarre la massima attenzione mediatica sull’argomento: l’obiettivo dell’azienda californiana era produrre auto elettriche per il mercato di massa.

La particolarità di Tesla, al di là delle soluzioni ingegneristiche innovative, fu l’ideazione della rete di Supercharger, una vera e propria rete di stazioni di rifornimento di energia elettrica, in cui ricaricare l’auto fino all’80% di capacità della batteria in 30 minuti. In questo modo si possono affrontare anche lunghi viaggi con la certezza di poter ricaricare e proseguire: a Trento, come abbiamo detto, ne troviamo una presso l’Interporto. In queste stazioni il pieno costa 0,25 euro a kWh, e con 40 euro si percorrono circa 600 km (dati riferiti alla Tesla Model S, la più diffusa).

Altre case automobilistiche hanno seguito il modello Tesla, proponendo a loro volta auto elettriche nel proprio listino e stimolando al contempo lo sviluppo di una rete di stazioni di ricarica, spesso nei pressi di alberghi o di stazioni di servizio tradizionali, come quelle presso i supermercati Poli citate precedentemente.

Ma davvero si smette di inquinare con l’auto elettrica?

L’assenza di combustione interna fa sì che l’auto elettrica (non la ibrida, ci teniamo a precisare) sia realmente a zero emissioni. Considerando l’intera filiera di produzione dell’energia elettrica, non possiamo dire lo stesso: se carichiamo l’auto elettrica con energia prodotta da centrali a combustione di petrolio o carbone, il vantaggio ambientale potrebbe non essere così automatico. Una ricerca pubblicata dall’Economist nel 2014, dice chiaramente che il contributo dell’auto elettrica all’ambiente è significativo solo se nelle centraline di ricarica si eroga energia proveniente da fonti rinnovabili.

Diciamo di più: un altro studio, “Comparative Environmental Life Cycle Assessment of Conventional and Electric Vehicles”, pubblicato sul Journal of Industrial Ecology, analizza la CO2 equivalente prodotta durante tutto il ciclo di vita dell’automobile elettrica, compresa la produzione di energia elettrica per metterla in movimento.

Il risultato è ancora più chiaro: bisogna evitare di promuovere l’acquisto e l’uso di auto elettriche in quei Paesi in cui la produzione di energia è ancora per la maggior parte basata su petrolio, carbone o legname. L’impatto ambientale della produzione dell’energia finisce in questi casi per essere più inquinante delle emissioni da circolazione, rendendo più conveniente, a quel punto, l’uso di autoveicoli tradizionali (è il caso degli Stati Uniti).

Nei Paesi in cui il tasso di produzione di energia pulita è più elevato, e qui ci si riferisce all’energia da fonti rinnovabili oltre all’energia nucleare, in quanto priva di emissioni di CO2, invece l’uso di auto elettriche ha risultati più incoraggianti (è il caso ad esempio della Francia).

L’Italia sta nel mezzo, vista l’estrema differenziazione delle fonti di energia. Si potrebbe ottenere di più con un progetto più ampio di sostenibilità che promuova l’uso dell’auto elettrica e contemporaneamente incentivi a produrre più energia da impianti fotovoltaici, eolici e idroelettrici, escludendo ovviamente il nucleare, bandito per via referendaria.

Il motore dell’auto elettrica

Il motore della Nissan Leaf, auto integralmente elettrica

Il principio di funzionamento del motore dell’auto elettrica è abbastanza semplice: una o più batterie forniscono energia elettrica per attivare la rotazione di una spira magnetica collegata all’albero motore, consentendo il movimento dell’automobile.

La cosa interessante del motore qui descritto è che però avviene anche il processo inverso: quando il motore è in frenata funziona come una dinamo, consentendo la ricarica della batteria. Questa caratteristica tecnologica, il “freno rigenerativo”, detto anche “recupero in frenata” è stata una grande innovazione nel campo del motore elettrico, permettendo di generare ulteriore risparmio energetico.

I motori delle auto elettriche sono caratterizzate da una grande reattività all’accelerazione, da un motore silenzioso e dalla emissione nulla di sostanze nell’aria. Per questo motivo è loro concesso l’accesso nelle ZTL. A seconda dei modelli, l’autonomia delle batterie consente di percorrere dai 200 ai 400 km con una batteria, mentre i tempi di ricarica per ricaricare la batteria per un 80% di capacità può andare da 30 minuti a qualche ora.

Per considerare un’auto elettrica green al 100%, anche l’energia di cui si rifornisce deve provenire da fonti rinnovabili, altrimenti bisognerà considerare il costo ambientale della produzione di energia elettrica.

Il motore ibrido

Le auto a motore ibrido sono caratterizzate dalla copresenza di due motori, uno elettrico e l’altro a benzina, oltre a una batteria che fa da accumulatore. In avvio, il motore elettrico mette in movimento l’automobile. Il motore termico entra in gioco quando c’è bisogno di maggior potenza, o per mantenere una velocità, o se c’è la necessità di caricare la batteria. Si tenga presente che se la batteria si scarica, il viaggio prosegue normalmente con il motore termico, in attesa che la batteria si ricarichi.

Anche le auto ibride sono dotate del sistema di recupero di energia in frenata, così come le elettriche. Le cosiddette ibride plug-in hanno in più la possibilità di collegarsi alla rete elettrica.

Le prestazioni dipendono da quale motore sia in funzione: l’auto è a zero emissioni quando è in funzione il solo motore elettrico, beneficiando anche della buona reattività della vettura, e della silenziosità. L’entrata in gioco del motore a benzina, che non può essere esente da emissioni inquinanti, riduce questi vantaggi. Tuttavia, l’azione contemporanea dei due motori rende i consumi e le emissioni comunque inferiori rispetto a quelle delle auto tradizionali.

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