«Ciao Edoardo, come stai?».
«Bene, nonno, grazie. Come va?»
«Tutto bene, grazie. Una grande novità. Ho acquistato un’auto elettrica».
«Ma dai…! Come mai?»
«È ormai tempo di cambiare. Ho venduto la BMW X1 e ho acquistato una BMW i3».
«Quella che ha il papà di Alessio, mio amico. Ti trovi bene?»
«Perfettamente. È un gioiello, non solo come motore ma come maneggevolezza e piacere di guida».
«Sei sicuro della scelta?».
«Prima di fare il passo, osteggiato da uno dei tuoi zii, mi sono documentato a fondo partendo dalla storia delle auto elettriche. Vuoi ascoltarla?».
«Certo, nonno, mi piacciono molto le automobili».
«L’auto elettrica fu la prima automobile ad essere inventata, sperimentata e commercializzata. Nella prima metà del ‘800 si passò dalla carrozza elettrica inventata da uno scozzese alla prima piccola auto elettrica costruita in Olanda. Nella seconda metà del ‘800, il miglioramento delle batterie, dovuto ai francesi, consentì lo sviluppo delle auto elettriche soprattutto in Francia e Gran Bretagna. Sul finire del secolo, prima che prendesse piede il motore a combustione interna, le auto elettriche detenevano il record di velocità (105 km/h) anche se la velocità massima dei primi veicoli elettrici commerciali non superava 32 km/h, quasi pari alla velocità massima raggiunta da un uomo in corsa su cento metri. Tra la fine del ‘800 e l’inizio del ‘900 i veicoli elettrici furono i mezzi di trasporto preferiti in quanto fornivano un livello di comfort e di affidabilità che non poteva essere raggiunto dalle auto a benzina del tempo. Le vendite furono favorevoli ai veicoli elettrici fino a quando le loro prestazioni furono superate dal successo commerciale dei veicoli a benzina e finirono relegati a settori di nicchia. Essendo facili da guidare, affidabili, pulite e poco rumorose, le auto elettriche continuarono ad essere vendute con discreto successo come city car e considerate auto appropriate alle signore».
«Molto interessante. Ma com’è oggi l’auto elettrica?».
«L’auto elettrica è dotata di uno o più motori elettrici che utilizzano energia elettrica resa disponibile da una batteria ricaricabile. Consente una guida fluida e confortevole perché non ha né cambio né frizione e il motore elettrico è accoppiato direttamente al differenziale o, nel caso di più motori, direttamente alle ruote. I veicoli elettrici hanno complessivamente una maggiore efficienza energetica rispetto alle auto con motori a combustione interna Hanno però lo svantaggio di una limitata autonomia fra le ricariche della batteria e di un elevato tempo impiegato per la ricarica. La problematica delle frequenti ricariche è acuita dall’attuale limitata disponibilità di punti pubblici di ricarica nell’area urbana ed extra urbana, soprattutto lungo le autostrade e le arterie di grande comunicazione. Questa limitazione è causa del così detto stress da ricarica che prende, soprattutto i neofiti, quando l’autonomia scende a valori non previsti a causa, ad esempio, dell’elevata velocità e dei dislivelli sul percorso. Questi svantaggi sono però destinati a cadere a breve-medio termine con l’avanzare della ricerca sulle nuove batterie ricaricabili e con la diffusione delle stazioni di ricarica in corso di realizzazione e programmate in Italia e nella UE. Fino a quel giorno, per sicurezza, quando dovrò fare un lungo viaggio programmerò sempre prima le fermate per la ricarica».
«Nonno, potresti darmi qualche notizia in più sulle batterie e la loro autonomia?».
«Dalla fine del secolo scorso lo sviluppo dei veicoli elettrici ha tratto molti benefici dai progressi ottenuti dalla ricerca nel settore delle batterie al litio utilizzate dai computer e cellulari che richiedevano batterie di sempre più lunga durata. Oggi le auto elettriche sono dotate di batterie con un’autonomia che varia da 200 a 400, fino a 600 km e oltre dei modelli più recenti. L’autonomia è aumentata dall’utilizzo di un sistema di ricarica automatica che in fase di rallentamento, discesa e frenata consente di recuperare il 15-20% dell’energia di movimento ma è comunque influenzata da diversi fattori, in parte simili a quelli che incidono sui consumi di carburante di un motore a combustione interna. Diminuisce se si percorrono strade molto dissestate o salite molto ripide o se si accelera rapidamente o si frena bruscamente. Aumenta, invece, con una guida morbida e se si sfrutta il freno motore per rallentare e si riduce, per quanto possibile, l’uso della climatizzazione che consuma grande quantità di energia elettrica».
«Nonno, … e per quanto riguarda la ricarica delle batterie?»
«La diffusione dei veicoli elettrici comporta la disponibilità di stazioni di ricarica in luoghi sia privati (garage di casa, cortile condominiale, parcheggio sul luogo di lavoro) sia accessibili a tutti (colonnine nelle strade o piazze, stazioni di rifornimento di carburanti, parcheggi di supermercati). Informazioni sull’ubicazione, disponibilità e tipo delle colonnine si trovano online o nelle applicazioni messe a disposizione dagli stessi fornitori di ricariche elettriche. A casa, se fosse disponibile, sarebbe opportuno utilizzare una presa di corrente elettrica con intensità di corrente in grado di sopportare la ricarica dell’auto. Qualora non ci fosse, si potrà sempre fare installare una presa CEE di tipo industriale. La ricarica dell’auto a casa consente un notevole risparmio di costo e di tempo perché consente di sfruttare i periodi di inattività in cui l’auto rimane ferma, come le ore notturne, senza ricorrere a una colonnina di ricarica pubblica. Per quanto concerne i tempi di ricarica, questi variano in base alla potenza della colonnina e, soprattutto, a quella accettata dalla batteria dell’auto in carica nonché al tipo di corrente utilizzata, alternata o continua. Attualmente, la maggior parte delle auto elettriche può essere ricaricata in corrente continua all’80% della capacità della batteria in trenta-quaranta minuti. A chi fosse preoccupato dall’autonomia delle auto elettriche vale la pena ricordare che le auto ibride plug in, dotate di motori a combustione interna ed elettrico, con batterie più piccole, potrebbero rappresentare un buon compromesso fra ecologia, risparmio e serenità mentale. Esaurita la carica elettrica sarebbe sempre possibile proseguire utilizzando il motore a combustione interna.
«Molto chiaro, grazie nonno. Si sente parlare della maggiore efficienza del motore elettrico. Qual è la tua opinione?».
«Caro Edo, qui il discorso è un po’ più impegnativo. Come ti ho accennato i motori elettrici hanno complessivamente maggiore efficienza energetica di quelli a combustione interna. Mentre l’efficienza energetica dei motori a benzina e a gasolio varia tra il 25% e il 45% – in media 35% – quella dei motori elettrici è compresa tra 77% e 93% – in media 85% -. Per un paragone corretto tra i due tipi di propulsione occorre però considerare l’intero ciclo di produzione, trasporto e utilizzo dell’energia in gioco e quindi parlare di efficienza elettrica totale del ciclo. L’energia elettrica per la ricarica delle auto elettriche è ottenuta dalla rete elettrica ed è, pertanto, attualmente generata sia mediante centrali termoelettriche che bruciano combustibili fossili e idrocarburi (carbone, olio combustibile, metano) sia da fonti rinnovabili (idrica, biomasse, eolica, solare) nonché, nei paesi in cui è previsto l’uso, da centrali nucleari. In Italia, dove non esistono più da tempo centrali nucleari, l’efficienza elettrica totale del ciclo di produzione dell’energia elettrica risulterebbe pari al 50%[1], ben superiore all’efficienza energetica media dei motori a combustione interna (35%). Per completezza del confronto, l’efficienza energetica dei motori a combustione interna dovrebbe essere ridotta delle perdite di energia nella raffinazione del greggio e trasporto su gomma dei carburanti dalle raffinerie alle stazioni di servizio (well to pump)».
«Mi pare chiaro, nonno. Esistono altri fattori che influiscono sull’efficienza delle auto elettriche?».
«Uno dei motivi per cui l’efficienza energetica delle auto elettriche è migliore di quelle a combustione interna, è l’assenza di raffreddamento del motore. Ciò consente di ottenere un migliore coefficiente Cx per l’assenza di prese d’aria sulla carrozzeria che aumenterebbero la resistenza aerodinamica dell’auto. Altro motivo è dato dalle caratteristiche del motore elettrico che a velocità variabili, condizione di funzionamento tipica di ogni motore per auto, ha prestazioni superiori al motore a combustione interna. Inoltre, l’auto elettrica non consuma corrente elettrica durante una fermata temporanea a un semaforo o in una coda. Infine, come prima accennato, la presenza di sistemi di recupero dell’energia in frenata e in rallentamento consentono di rimettere in gioco circa un quinto dell’energia che altrimenti andrebbe dissipata. In estrema sintesi si può dire che le auto elettriche consumano da 0,15 a 0,25 kWh/km mentre quelle con motore a combustione interna consumano più di 0,50 kWh/km».
«Ottimo, molto chiaro. E per quanto riguarda i costi di acquisto e gestione delle auto elettriche?».
«La gestione di un’auto elettrica dipende principalmente dalla capacità delle batterie, fondamentale nel determinare fattori come l’autonomia disponibile per un viaggio, la velocità massima e il tempo di ricarica. Una quota molto rilevante del prezzo di acquisto di un’auto elettrica è rappresentata dal prezzo delle batterie che, però, è destinato a scendere in modo significativo con lo sviluppo della ricerca e la produzione in grande serie. Entro il 2030 è prevedibile una progressiva riduzione del prezzo di acquisto delle auto elettriche, oggi incentivato dai bonus riconosciuti dallo Stato, fino a renderlo inferiore a quello delle auto a combustione interna.
«Ancora una domanda, nonno. Quali sono i vantaggi di possedere un’auto elettrica?».
«Al di là della motivazione ecologica il vantaggio immediato più rilevante è rappresentato dagli incentivi governativi grazie ai quali è possibile acquistare un veicolo elettrico a un prezzo dello stesso ordine di grandezza di un veicolo a combustione interna della stessa gamma. Inoltre, l’auto elettrica è esente dal pagamento del bollo per cinque anni e, in diverse città italiane ed europee, ha libero accesso alle zone a traffico limitato e può utilizzare senza limitazioni parcheggi a pagamento o riservati. In alcune città ha diritto di circolazione sulle corsie riservate ai bus e taxi. Altro vantaggio dei veicoli elettrici rispetto ai tradizionali è la guida in situazioni congestionate con lunghe soste o ad andatura molto ridotta, tipici delle grandi città ad alta densità di traffico. Invece, il veicolo elettrico è meno conveniente in situazioni di traffico scorrevole ad andatura costante o sostenuta, come in autostrada, sia perché consuma una maggiore quantità d’energia, sia, soprattutto, perché in quelle condizioni non ha possibilità di recuperarla. Infine, come ti ho detto prima, in termini di impatto ambientale la produzione di energia elettrica, il trasporto, lo stoccaggio, la ricarica e consumo finale per autotrazione risultano essere vantaggiosi rispetto alla produzione e utilizzo dei carburanti tradizionali (benzina e gasolio). Infine, vale la pena ricordare che nell’uso quotidiano e per spostamenti in città il mezzo elettrico consente un abbattimento locale della produzione di inquinanti, che sono comunque concentrati e delocalizzati nelle centrali di produzione di energia elettrica.
«Chiaro come il sole. Un’ultimissima domanda, nonno: quale sarà il futuro dell’industria automobilistica?».
«Molti considerano l’auto elettrica il futuro della mobilità terrestre perché rappresenta una concreta soluzione alla riduzione dell’inquinamento ambientale. Altri, invece, reputano che sia una soluzione transitoria e che la soluzione definitiva sia l’auto a idrogeno, dotata di motore elettrico alimentato da corrente elettrica prodotta da celle a combustibile, a loro volta alimentate da idrogeno contenuto in serbatoi a pressione. Devi comunque considerare che le direttive UE impongono all’industria automobilistica europea una drastica riduzione dell’inquinamento ambientale prevedendo, per la media delle auto vendute da ogni singolo produttore, pesantissime riduzioni dell’emissione di CO2 da 95 g/km nel 2020 a 81 nel 2025 fino a 60 nel 2030. Il passaggio dal motore a combustione interna all’elettrico non sarà una passeggiata per l’industria dell’auto. Le auto elettriche hanno circa il 40% di componenti in meno, i motori non sono raffreddati ad acqua, non hanno cambio, frizione e sistemi di iniezione, tutte parti che oggi alcuni fabbricano e altri riparano o sostituiscono quando non funzionano. Inoltre, il loro componente principale, la batteria, oggi importata, non è riparabile.
Per finire, caro Edo, faccio a me stesso una domanda: l’auto elettrica sarà una rinascita o un disastro per l’industria automobilistica italiana? Per dare una buona risposta si dovrebbe conoscere come sarà lo sviluppo tecnologico tra dieci anni. L’auto elettrica genera meno lavoro di una a combustione interna perché ha un numero minore di componenti e un assemblaggio più semplice. Allo stesso tempo apre campi all’innovazione dove c’é sicuramente spazio per industrie flessibili e ingegnose come le nostre. C’è chi dice che il prezzo unitario delle batterie si riduce di continuo ma che alla fine il prezzo non scende di molto perché le auto elettriche usano batterie sempre più grandi per aumentare la loro autonomia. Finché si andrà avanti con auto elettriche che costano molto di più delle equivalenti con motore a combustione interna, non dovrebbero esistere grandi minacce per la fiorente industria italiana dei componenti auto. A supporto di questa tesi, alcuni sostengono che le fabbriche di componenti non dovrebbero avere grandi problemi fintantoché lo stress da ricarica favorirà l’acquisto di auto ibride plug in che richiedono la presenza sia di componenti elettrici ed elettronici sia di quelli tradizionali dei motori a combustione interna.
[1] In via esemplificativa, nelle ipotesi in cui, in Italia: (a) 2/3 della produzione di energia elettrica provenga da centrali termoelettriche e 1/3 da fonti rinnovabili, con efficienza energetica rispettivamente 50% e 90%, e (b) nel trasporto e distribuzione dell’energia dai luoghi di produzione si producano perdite di efficienza pari al 6,5% (c) l’efficienza media del motore elettrico sia pari al 85%, l’efficienza elettrica totale del ciclo risulterebbe pari al 50%. In dettaglio (50%*2/3+90%*1/3)*(100%-6,5%)*85%=50%.
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