Il futuro dell’auto elettrica è nella Formula 1

Credits foto: corriere.it
Il futuro dell’auto elettrica – Credits foto: corriere.it

 

Un’auto si definisce elettrica se mossa esclusivamente da uno o più motori elettrici. In caso abbia altre tipologia di motore oltre l’elettrico viene definita ibrida.

Ma oltre alla classica auto elettrica, ormai entrata nell’immaginario collettivo, esistono altri tipi di veicoli elettrici, che generalmente non consideriamo nel novero delle macchine alimentate ad elettricità. Eppure non sono veicoli di ultima generazione, né sono così strani da non averli mai visti.

auto elettrica: treni, filobus e golf car

Pemsiamo a treni, filobus, carrelli elevatori, carrelli da golf che sono da decine di anni di uso comune. Già nel 1899 un’auto elettrica raggiungeva i cento chilometri orari, prima fra tutte le auto.

Il motore (o i motori) elettrici sono alimentati da batterie che devono essere ricaricate e che logicamente hanno la funzione del serbatioi di carburante. Il rendimento del motore elettrico è di circa il 90%, contro un 50% dei diesel navali, un 40% di un diesel e un 30% (o meno) di un motore a benzina.

Questo valore va però, allo stato dell’arte, ridotto del fattore 0,6 circa di produzione dell’energia elettrica da combustibili fossili arrivando attorno al 50%.

Ovviamente se tutta l’energia arrivasse da fonti diverse (fotovoltaico soprattutto) il rendimento sarebbe molto maggiore, ma su base del mix di produzione elettrica nazionale. Inoltre il motore o i motori possono essere posizionati in basso o nel mozzo delle ruote aumentando la stabilità, grazie all’abbassamento del baricentro.

Foto: Mauro Maccagnani
Il futuro dell’auto elettrica – Foto di Mauro Maccagnani

 

Si ottengono auto quasi senza manutenzione, meno pericolose in caso di incidente (l’incendio è molto improbabile), meno costose, con euro al km anche del 90% rispetto ad alimentazioni classiche, e che non emettono alcun inquinante in prima approssimazione.

Il consumo dei pneumatici in realtà produce un po’ di polveri, ma esattamente come le vetture tradizionali.

Le auto elettriche hanno fortissime accelerazioni (a livello di supercar Ferrari per le migliori e sportive), sono silenziose (anche troppo in città a volte) e recuperano, in fase di frenata e rilascio, energia che viene re-immagazzinata nelle batterie.

Al contrario hanno autonomia limitata, i servizi essenziali (servosterzo, servofreno, riscaldamento, aria condizionata) sono elettrici e contribuiscono a ridurre l’autonomia e sono molto sensibili allo stile di guida che può far variare l’autonomia teorica anche del 40%.

Il futuro dell’auto elettrica: l cambio automatico e la ricarica

La caratteristica saliente che spesso dà poco appeal ai veicoli elettrici è di essere intrinsecamente a cambio automatico.

Il problema delle auto elettriche è la ricarica, che richiede tanto più tempo quante più batterie ci sono e quanto meno potente è la sorgente di ricarica. Una ricarica domestica può essere normalmente da 3 KW, fino a 6 KW, se anche fossero disponibili stazioni pubbliche da 10 o 20 KW i tempi di ricarica sarebbero sempre di ore, con cavi fin troppo massicci e necessità di forti isolamenti, con la vettura che deve rimanere connessa per ore al punto di ricarica.

Il futuro dell'auto elettrica - Foto: Mauro Maccagnani
Il futuro dell’auto elettrica – Foto di Mauro Maccagnani

 

Peraltro i punti di ricarica a 27 KW, ma anche quelli a 11 KW sono di fatto prototipi.

Inoltre, per una legge fisica, ridurre il tempo di ricarica richiede correnti in ampere sempre più elevate con forte necessità di disperdere calore.

E qui si innesca la spirale:

  1. serve più autonomia
  2. servono più batterie
  3. le batterie incrementano il peso
  4. si ricade nel caso 1 e serve più autonomia

La soluzione ovvia sarebbe accettare veicoli leggeri, con relativamente poche batterie, media autonomia e velocità di ricarica, ma si tratta di veicoli decisamente poco appetibili.

Apriamo un nuovo fronte di interesse. E se tutti i veicoli fossero dotati di dispositivi di recupero dell’energia in frenata o in rilascio ci sarebbe un vantaggio?

Certamente sì, e l’esempio è sotto gli occhi di tutti: le vetture di Formula 1 col KERS che recupera l’energia, incamerandola in batterie o in supercondensatori o supercapacitori.

I supercondensatori hanno bassa capacità di immagazzinare energia, ma molta potenza e una vita teoricamente molto più lunga delle batterie, con pesi nettamente inferiori.

Utilizzando il supecondensatore in fase di avvio o di accelerazione, quando il motore termico consuma e inquina  di più e con minore rendimento, si ridurrebbero i consumi e l’inquinamento e si migliorerebbero le prestazioni. Questo richiederebbe di riprogettare le vetture, ma ci sarebbero potenziali economie di scala con milioni di veicoli prodotti con una tecnologia già collaudata.

L’altra via è confidare negli sviluppi delle batterie da trazione, che però non è certa in quanto di recente i grandi sviluppi ci sono stati per pc portatili e soprattutto cellulari.

Non è dato sapere a oggi se mai arriveranno superbatterie o se ci “acconteremo” di piccole migliorie che le portino magari a 200 km di autonomia, con ricarica di 6 ore. Oppure ripensare all’ipotesi di operare lo swap o il plug in delle batterie in appositi siti che poi procedano alla ricarica.

Il futuro dell’auto elettrica: ingegno e creatività

Per la mobilità ci dovremo ancora dare da fare con ingegno e creatività utilizzando:

  • lo share di veicoli elettrici in città se l’uso prevalente personale è quello di veicoli termici
  • lo share di veicoli termici fuori città se l’uso prevalente è quello di veicoli elettrici in città
  • bici e motrorini elettrici
  • la gestione flotta elettrica al lavoro
  • il van sharing elettrico
  • i mezzi pubblici
  • il camminare

che sono sempre soluzioni ovvie ma valide ed evergreen oltre che green.

Foto di Mauro Maccagnani
Il futuro dell’auto elettrica – Foto di Mauro Maccagnani

 

In conclusione un pensiero non banale: l’auto elettrica appare a impatto zero ma il ciclo di produzione, ricarica, distruzione e recupero della catena batterie più impianti di ricarica è davvero a costo zero?

Se dovessimo cambiare quintali di batterie ogni pochi anni davvero siamo certi  che il recupero sarà completo ed ecologicamente compatibile? Nelle batterie ci sono materiali tra i peggiori da smaltire (piombo, zinco, nichel , cadmio) e da estrarre.

Solo la certezza di una catena di riciclo e riuso dei materiali potrebbe dare la certezza che non vi siano ricadute ecologiche. Inoltre, solo se l’energia elettrica non proviene da fonti non inquinanti e da combustibili fossili si può parlare di impatto zero ma a oggi non è così in nessuna parte del mondo.

Purtroppo attualmente la fisica, la chimica e l’economia, più che le capacità ingegneristiche, tarpano le ali ai sogni di mobilità ecocompatibile.

Il sogno è oltrepassare i limiti attuali e soprattutto essere pratici. Se anche un domani le auto elettriche si “limitassero” a circolare a impatto “quasi zero” nelle città e il resto della mobilità fosse a metano o GPL, o anche solo a ridottissimo impatto, non sarebbe già un imponente passo avanti?

Spesso si criminalizza anche eccessivamente la mobilità, ma l’industria e anche l’agricoltura, oltre al terziario, danno un grande contributo all’inquinamento globale.

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