Previsioni (e motivi) sulla diffusione delle auto elettriche

Volt
Creative Commons License photo credit: Earl-Wilkerson

Articolo dell’agosto 2010 presente in originale nel gruppo Hainz di google.

Nel precedente articolo non ho parlato delle E.R.E.V. E cioè di quelle auto elettriche che per aumentare l’autonomia ricorrono alla produzione “on-board” di energia elettrica.
Sicuramente questo sistema è più costoso di un’elettrica tout-curt, ma permette di non essere presa dalla “range anxiety”, ma sopratutto di avere un’unica auto che possa girare in città in elettrico e andare al mare contando su un’autonomia di oltre 600km.

La prima auto con questa tipologia è la Chevrolet Volt che si basa sul pianale della Cruze della quale riprende il 4 cilindri a benzina “Ecotec” di 1400cc. Attualmente questo motore è decisamente convenzionale, ma la scelta di General Motors è fatta per contenere i costi e, in futuro, tale da sfruttare la combustione omogenea (hcci e cai). GM crede molto e ha investito tanto nella combustione omogenea (sia per i diesel che per i benzina) che si abbina perfettamente all’utilizzo come generatore del motore a combustione interna in quanto il motore gira a regime costante e sopratutto a carichi costanti. E’ proprio a queste condizioni che attualmente GM, ma anche Mercedes, riescono a far funzionare i propri motori sfruttando la combustione omogenea che ha un’eccellente resa, perciò penso che nel giro di qualche anno vedremo la diffusione di questo sistema.

Ma passiamo alle elettriche. Come dicevo nel precedente articolo ritengo che le elettriche siano adatte agli spostamenti cittadini in quanto le velocità medie sono basse e si percorrono pochi chilometri, perciò la richiesta di energia è bassa. Inoltre il passaggio da un inquinamento diffuso ad uno in centrale non è detto che sia sconveniente in quanto da un lato si ha un controllo più rigoroso (è più facile controllare una centrale che 100’000 auto) e dall’altro lato permetterebbe di eliminare tutti quei brevi spostamenti in cui il motore non va a regime e, di conseguenza, neanche il catalizzatore (ricordo che nei primi due minuti di funzionamento un’auto emette circa il 90% delle emissioni veramente pericolose…cioè HC, NOx e CO).

E’ vero che bisogna considerare per un auto elettrica il rendimento della centrale, la trasmissione, quello della ricarica e quelle a bordo veicolo (batterie con inverter e motore elettrico), ma spesso in città si procede a velocità veramente basse. Se uno deve muoversi a Milano in auto, anche quando non c’è traffico, e cioè verso le 20 facendo la circonvalazione ha un consumo che non supera i 10 km/litro con velocità medie non molto più alte di 20 km/h, e non sto parlando degli ingorghi tra le 17 e le 19 quando la gente esce dall’ufficio! A queste velocità il rendimento del motore termico credo che possa essere all’incirca sul 10% visto che molto spesso gira al minimo (è anche vero che ci sono star&stop, ma questi sistemi non funzionano se ho l’aria condizionata accesa come in questi periodi o quando fa freddo per riscaldare l’abitacolo).

Però d’inverno ci sono molte grandi centrali che bruciano petrolio come del resto anche le nostre centrali termiche domestiche (per fortuna molte sono a gas). Al posto di bruciare il gas o il petrolio si potrebbe sostituirle con piccoli motori che producono sia calore che energia elettrica e, oggi, abbiamo l’affidabilità e la tecnologia per farlo (ne parlerò prossimamente).
Ovviamente per avere auto che nel calcolo “well-to-wheel” (dal pozzo alla ruota) siano veramente ecologiche bisogna che questa energia sia prodotta da fonti rinnovabili ed è per questo che ritengo non ancora sufficiente lo sforzo di tutte le nazioni (forse ad eccezione della Danimarca) in questa direzione. Non a caso si sono fatti studi sulla Cina nella quale, se tutti utilizzassero auto elettriche e la richiesta di tale energia fosse soddisfatta ancora dalle centrali a carbone, si avrebbe un aumento della CO2 prodotta e non una diminuzione con il raddoppio delle emissioni di NOx. Ma la Cina procede in questa direzione anche perché le città cinesi continuano a crescere con un abbassamento consistente della velocità media, ma sopratutto nel Paese asiatico vi è la maggior concentrazione di industrie di batterie. Non bisogna dimenticare poi la volontà del governo cinese di far crescere le proprie Case auto che risultano indietro soprattutto sui motori ed è per questo che si orientano sull’elettrico che è meno complicato e abbastanza inesplorato anche dagli Europei.

Se anche un costruttore restio all’elettrico come Volkswagen si appresta a progettare la A2 anche in versione elettrica (Winterkorn sostiene che nel 2018 le vendite globali di auto elettriche del gruppo VW saranno il 3% del totale) è evidente che per la città è la soluzione ottimale. Inoltre per mantenere il costo dell’auto contenuto Volkswagen presenterà oltre alla versione elettrica della Up (A2 marchiata Volkswagen) anche una versione a benzina. Anche Bmw si è lanciata verso una citycar elettrica con la Megacity, ma punta sulla leggerezza utilizzando una struttura in carbonio sicuramente leggera, ma costosa e probabilmente utilizzata unicamente da questa vettura; personalmente ritengo una soluzione eccessiva e che difficilmente potrà mantenere basso il costo dell’auto.
Non bisogna poi dimenticare la Smart elettrica, ma anche la Pininfarina Bollorè che porta al debutto le batterie Bollorè insieme all’utilizzo di supercapacitori per recuperare più energia sia durante i rallentamenti che durante le frenate; sia parla di un recupero dell’ 80% contro il 30% delle batterie che non possono ricevere troppa corrente in un lasso di tempo ristretto e sopratutto a tensione elevata. Se Pininfarina riuscirà a portarla velocemente sul mercato penso che possa avere un buon successo e, come le altre elettriche, può essere anche l’unica auto di famiglia avendo una buona autonomia e permettendo anche altri tipi di mobilità per le lunghe percorrenze e decisamente più efficienti come il treno.

Purtroppo le batterie contengono ancora poca energia se confrontata con la benzina (8 volte meno) e il “pieno” non lo si fa in meno di un minuto ma in ore ed ore a meno di non ricorrere a speciali stazioni di ricarica costosissime. Inoltre è vero che i motori elettrici hanno coppie elevatissime, ma se le si confronta con le coppie dei motori turbodiesel moltiplicate per il cambio di velocità non si hanno differenze così sostanziali anche perché il motore a benzina o diesel, se sfruttato, non ha un consumo così diverso dall’utilizzo normale. Per farvi un esempio la recente concept Audi E-tron ha 4500Nm di coppia dato da 4 motori elettrici, una 159 con il 1,9 diesel da 320Nm di coppia alle ruote arrivano in prima marcia oltre 3000Nm. E’ anche vero che la coppia arriva solo con la prima marcia, mentre sulla E-tron per un periodo decisamente più ampio e la scelta di un motore per ruota permette anche di avere rendimenti migliori (non ho cambio né differenziale che dissipano) e soprattutto di avere una dinamica di guida decisamente migliore (in curva i motori delle ruote esterne possono spingere di più simulando un differenziale autobloccante).

Penso che si arriverà anche ad avere sportive elettriche eccezionali come la E-tron o la Mercedes SLS elettrica ma dall’autonomia limitata, mentre sulle citycar ritengo che ci saranno soluzioni meno raffinate come le motoruote in quanto sono più compatte anche se aumentano le masse non sospese.
Ma veniamo al dunque e cioè a spiegare perché come Wester molti ritengono non sufficienti le batterie attuali per l’autostrada. Andando a guardare le prove di Quattroruote per procedere a 130km/h si ha una resistenza almeno di 30kW, se prendiamo la Golf e-motion elettrica tanto amata da Wester che ha 26,5kWh di batterie, ciò significa che non fa neanche 1 ora a 130km/h per di più se si ammette un rendimento del 100% sia dell’inverter che del motore elettrico! Un altro esempio è la Volt con i suoi 16kWh, ma che per garantire le batterie 10 anni e 240′000km mette a disposizioni 8kWh. Per non parlare poi d’estate quando, come detto da un progettista della Volt, per avere un’aria condizionata all’americana si usa più energia che a spingere l’auto!

Concludo sottolineando come un recente decreto permetta di ricaricare tranquillamente le auto elettriche nei garage avendo due contatori (mentre ora era obbligatorio per legge averne uno unico).
Peccato che i nostri politici di tutti i partiti non hanno mai pensato (e non pensano ora) al nostro futuro obbligando per le nuove costruzioni un numero adeguato di garage per unità abitativa (per evitare i soliti furbetti) che permettano di ricaricare le batterie comodamente e senza dover installare colonnine per strada che saranno oggetto di atti vandalici, ma si sa che loro hanno l’ “autoblu” con autista e la parcheggiano in doppiafila….

Enzo Ceroni – Hainz 06/08/2010

N.B. La cosa che si deve fare veramente per migliorare la qualità dell’aria sarebbe impedire l’uso di vecchi motorini e tagliaerba a due tempi, di vecchi camion e camioncini, ma soprattutto per creare le tante desiderate economie di scala bisognerebbe obbligare che le nuove microcar (le auto dei sedicenni) siano elettriche. Queste piccole auto, che già costano una fortuna, non devono sottostare alle direttive delle normali auto e infatti hanno limiti sulle emissioni decisamente più blandi e il loro uso prettamente cittadino (non possono accedere alle tangenziali e autostrade) sarebbe perfetto per la conversione all’elettrico.


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