E’ ormai incontestabile che il processo di miglioramento della mobilità, verso un sistema più ecosostenibile, è iniziato. La forte attenzione delle popolazioni verso l’inquinamento, l’impatto ambientale e la velocità dei media nell’informare sui disastri ecologici provocati dall’uomo, con le immagini di deforestazione e soprattutto quelle di animali in via di estinzione, la più scioccante quella dell’orso bianco che muore di fame, hanno dato il via a questa rivoluzione; cio’ anche con l’appoggio del mondo politico da sempre in cerca di consensi il quale ha cavalcato l’onda emotiva del cambiamento, incominciando a promulgare emendamenti mirati al bando totale dei motori endotermici. Questo modus operandi ha quindi innescato un “loop” virtuoso, di auto convincimento da parte delle popolazioni, verso l’auto elettrica che nonostante i detrattori sono convinto porterà enormi benefici all’ambiente, ma anche rivoluzioni alla filiera produttiva e assistenziale del mondo automotive. Ma vediamo in dettaglio alcuni punti di questa rivoluzione.
Il mercato
Certamente il mercato delle auto elettriche in Italia si può considerare inesistente e con una crescita molto lenta, d’altronde va considerato che il nostro paese è la patria dei motori e delle gare automobilistiche. Infatti nel 2017 in Italia sono state vendute soltanto 1967 auto elettriche con una percentuale del 0,1 % sul parco circolante, vero però che le auto ibride hanno avuto un raddoppio delle vendite. Nel resto del mondo l’Europa ne ha vendute 149.086 (1% del parco), gli Stati Uniti 199.826 (1,7%) e la Cina 652.000 (2,6%).
In questo contesto la nazione che vende il maggior numero di auto elettriche è la Norvegia con 33.791 auto e il 17,2% del parco, diventando così l’esempio europeo vendendo più auto elettriche e ibride che tradizionali.
Lo scenario per i principali costruttori di auto è cambiato, hanno capito che devono fare concorrenza alla Tesla, produttore leader di auto elettriche (non solo sotto il profilo del prodotto ma anche per l’impegno della diffusione dei sistemi di mobilità elettrica), nonostante i numeri di vendita dichiarino la Nissan Leaf come la più venduta. Diversa è la strategia di Toyota che punta alle vetture ibride avendo ben capito che questo passaggio epocale non possa avere un punto zero, ma che sicuramente dovrà avvenire gradualmente e per questo motivo le vetture ibride sono da considerarsi a tutti gli effetti il traghetto ottimale al cambiamento. La dichiarazione di non vendere più autovetture diesel (esclusi i veicoli commerciali e i fuoristrada) porta la casa automobilistica alla guida del cambiamento proprio con le ibride che nell’immediato avranno percentuali di mercato molto importanti e superiori (nel breve temine) alle elettriche. Di contro il più grande investimento sull’elettrico arriva invece da Wolkswagen, soprattutto per controbattere gli effetti negativi dello scandalo dieselgate, con 40 miliardi entro il 2030.
In fine, a riprova del grande interesse legato alla mobilità elettrica, bisogna segnalare l’impegno della regione Lombardia che ha stanziato 4 milioni di euro per il progetto Impreves per la realizzazione di motori elettrici per l’autotrazione più performanti e meno costosi degli attuali. Il progetto è partito nel giugno del 2017 presso il parco tecnologico Kilometro rosso, con l’impegno congiunto di Brembo, Magneti Marelli, il Politecnico di Milano e l’università degli Studi di Bergamo, oltre ad alcune aziende ad alto tasso di innovazione come Peri, Mako-Shark e Utp Vision, la startup eNovia e lo spin off universitario Md Quadro.
Ma cosa pensano gli Italiani delle auto elettriche per il futuro?
Secondo un sondaggio di Doxa, per conto dell’Osservatorio di Findomestic, gli Italiani considerano come auto sostenibili quelle elettriche (42%) o ibride (32%), e l’elettrico come il veicolo più ecologico sul mercato (45%) ma costoso (31%); adatto alla guida in città (26%), silenzioso (26%) e con bassi consumi (25%).
Per quanto riguarda la diffusione però, in Italia, sul campione d’intervistati che possiedono un’auto (94%), prevalgono i motori diesel (44%) o benzina (41%). Seguono più distanziati i veicoli gpl (10%), metano (4%) e ibridi/elettrici (2,3%). Comunque, a conferma della tendenza verso la mobilità green, gli Italiani alla domanda se dovessero comprare un’auto hanno risposto che il 27% comprerebbe un’auto ibrida, il 9% un’auto elettrica, l’8% un’auto a metano, il 24% (nettamente in calo) un’auto diesel, il 12% un’auto a gpl, mentre la benzina solo dall’8%.
Tecnologia
Nel sistema esclusivamente elettrico le auto sono equipaggiate con una batteria, un caricabatteria ed un motore elettrico e l’energia rilasciata dalle batterie, essendo in corrente continua, viene trasformata in corrente alternata tramite un Inverter, ovviamente nell’utilizzo dei diffusi motori elettrici a corrente alternata trifasica.
Il principio del motore elettrico è molto semplice, a confronto dei motori endotermici, converte l’energia delle batterie in energia meccanica basandosi sulle leggi dell’induzione elettromagnetica. Di questi motori se ne possono trovare differenti modelli ma quello a corrente alternata trifasica è il più diffuso per via delle sue caratteristiche di maggiore coppia disponibile, maggiore potenza, maggior robustezza e semplicità costruttiva.
Il motore asincrono (così denominato per via della rotazione del rotore non in sincronia col campo magnetico rotante generato dallo statore) è composto da uno statore e da un rotore. Lo statore è formato da un pacco di lamierini magnetici con delle intercapedini nelle quali sono presenti gli avvolgimenti. Il rotore invece è costituito da un pacco di lamierini magnetici in cui sono alloggiate le matasse di avvolgimento.
Questo avvolgimento genera un campo magnetico rotante che induce nei conduttori del rotore una forza elettromotrice, producendo così le correnti che interagiscono con il campo rotante opponendosi alla forza che le ha generate e il rotore inizierà quindi a muoversi.
Per quanto riguarda la trasmissione, tra motore e assi ruote, esistono varie soluzioni per ottimizzare le prestazioni di un’auto elettrica, anche se questo tipo di motori permette di adottare le trasmissioni (opportunamente modificate) dei motori endotermici. Una curiosità sulla retromarcia che volendo si può ottenere invertendo il verso dell’elettricità, cambiando così il senso di rotazione del propulsore e quindi del riduttore, il quale a sua volta inverte quello delle ruote.
Le auto elettriche sono dotate di un sistema frenante particolare che permette di recuperare energia quando l’automobilista rilascia l’acceleratore. Questo sistema trasforma il motore in un generatore che riconverte l’energia cinetica dell’auto in elettricità e la immagazzina nella batteria. Questa conversione dell’energia cinetica in elettrica provoca il rallentamento dell’auto che comunque è dotata anche di un sistema di frenata tradizionale.
Le batterie delle auto elettriche sono in realtà degli accumulatori che differiscono dalle normali batterie per la loro capacità di ricaricarsi dopo l’utilizzo, grazie ad un flusso di energia elettrica di intensità adeguata per un lasso di tempo determinato. Nelle auto elettriche trovano uso le zinco-aria, gli accumulatori piombo-acido, il NiCd, il tipo a NiMH, le Li-ion polimero e quelle agli ioni di litio.
Nel sistema ibrido, cioè nella combinazione endotermico più elettrico, le auto utilizzano in funzione della tipologia di guida, le forze motrici del motore a combustione interna e quelle del motore elettrico per ottenere un’elevata risposta e una prestazione dinamica abbinata ad una drastica riduzione dei consumi carburante e delle emissioni di inquinanti. I sistemi ibridi si possono sommariamente suddividere in tre sistemi:
Sistema ibrido in serie
Sistema ibrido in parallelo
Sistema ibrido misto
Il sistema ibrido in serie è molto simile a quello utilizzato nelle locomotive diesel/elettriche. In questa tipologia il motore termico non è collegato alle ruote, ma ha il compito di generare la corrente per alimentare il motore elettrico che la trasforma in moto, mentre l’energia superflua viene utilizzata per ricaricare le batterie.
Il sistema ibrido in parallelo è quello più utilizzato nelle auto ibride. È caratterizzato da un nodo meccanico di accoppiamento della potenza, per cui entrambi i motori (l’elettrico ed il termico) forniscono coppia alle ruote. Il motore termico può inoltre essere utilizzato per ricaricare le batterie in caso di necessità.
Il sistema ibrido misto è caratterizzato da un nodo meccanico, come negli ibridi paralleli, e da un nodo elettrico, come negli ibridi serie. La modalità costruttiva per realizzare tale doppio accoppiamento può variare e un esempio di questo metodo lo possiamo vedere nell’architettura della Toyota Prius, che realizza l’accoppiamento meccanico tra il motore termico, la macchina elettrica e l’albero di trasmissione finale attraverso la combinazione di un ingranaggio epicicloidale ed un riduttore.
Impatto ambientale
In molti, soprattutto i detrattori, sostengono che anche le auto elettriche inquinano perché l’energia per la corrente elettrica è prodotta da combustibili fossili, decisamente NON è così.
Le emissioni di CO2 prodotte da un’automobile a motore endotermico possono variare moltissimo in funzione dei modelli, passando dai circa 380 grammi di CO2 al Km delle super car ai 100 grammi delle utilitarie.
Mentre per un’auto elettrica, che comunque produce zero emissioni, e con una autonomia di 400 km circa e una batteria di 41kw, per fare 100km impiega 10,25kw, quindi utilizza solo 0,1 kW per Km.
Per produrre un kW servono 1000 grammi di CO2 con il carbone, 650 con il petrolio e 500 con il gas e quindi possiamo affermare che con l’utilizzo del carbone, che comunque non è il caso Italiano, avremmo 100 grammi di CO2 anche per l’auto elettrica come per le utilitarie. Ricordiamoci però che la produzione di energia elettrica e generata dal 40,7% con il carbone, dal 21,6% con il gas e dal 4,1% per il petrolio. Inoltre il terzo restante di energia elettrica è prodotto da altre fonti, come idroelettrico (16,2%), nucleare (10,6%) o rinnovabili (6%).
Detto questo, senza considerare auto non perfettamente mantenute e ad alto impatto ambientale, la differenza non è macroscopica in termini di CO2. Vero però che l’anidride carbonica, che non è un inquinante, produce l’effetto serra ma che non è la causa del problema delle città dove l’aria diventa irrespirabile per le polveri sottili, il monossido di carbonio e gli ossidi di azoto.
Prestazioni e Utilizzo
Ricaricare un’auto elettrica non è complicato, anzi assomiglia molto alla ricarica di uno smartphone o a quella di un pc portatile. La ricarica si può effettuare da una presa domestica (tramite appositi accorgimenti) o dalle colonnine di ricarica presenti sul territorio. In verità proprio il numero di colonnine è uno dei problemi della scarsa penetrazione nel mercato delle auto elettriche. Sì perché in Italia la situazione, nonostante ENEL abbia dichiarato l’arrivo di 7000 colonnine entro il 2020 e 14000 entro il 2022, oggi il numero è circa di 1000, principalmente e nelle città più importanti con una copertura di 95 provincie. Per poter individuare queste colonnine possiamo visitare il sito di ENEL (www.eneldrive.it) oppure www.colonnineelettriche.it.
Trovata la colonnina ed equipaggiati della card del gestore (simile ad una qualsiasi carta stile Bancomat) si può effettuare, dopo aver collegato il cavo di ricarica nella presa dell’auto, alla carica. Una volta iniziata la carica dal display della colonnina sarà possibile vedere quanti KWh si stanno utilizzando. La ricarica attraverso queste colonnine normalmente si paga con un abbonamento e ha un costo indicativo di 25 euro al mese per un numero illimitato di ricariche. Differente il costo della ricarica se vogliamo utilizzare casa nostra, in quanto sono due le soluzioni. La prima è quella di dotarsi di un contatore dedicato oppure ricaricare direttamente da una presa (CEE industriale) pagando direttamente sulla bolletta di casa le ricariche.
Il tempo di ricarica delle batterie può variare molto a seconda del tipo e della modalità (presa domestica o colonnina di ricarica) e per una ricarica completa (escludendo sistemi FAST per ricariche parziali da utilizzare durante i viaggi) i tempi variano dalle 3 alle 8 ore. Il tempo è influenzato da diversi fattori come la potenza in kW con cui si ricarica e la potenza massima accettata dal caricabatteria dell’auto. Per esempio se per una ricarica completa a 3,7 kW ci si impiega circa 5/6 ore, per la stessa batteria ma con una ricarica a 7,4 kW servirebbero più o meno 2/3 ore.
Purtroppo però nella maggior parte delle abitazioni italiane la potenza disponibile non supera i 3 kW, per cui la velocità di ricarica potrebbe anche superare le 8 ore. Mentre nelle colonnine di ricarica sul territorio, con una potenza disponibile dagli 11 kW ai 22 kW, si ottengono ricariche rapide dell’auto.
L’autonomia delle auto elettriche oggi si assesta in un range che arriva fino ai 600km (dichiarati dalla casa) con batterie molto costose da 100 e oltre Kw a 150km con batterie da 22Kw. Le batterie per la maggior parte al Litio hanno una buona durata nel tempo, con un decadimento marcato nei primi 30000Km per poi assetarsi e mantenere una capacità tra il 90 e il 95% anche dopo i 200000Km.
Il problema vero, che incide anche sulla crescita dell’auto elettrica, è il costo delle batterie e di conseguenza anche le prestazioni. Vero però che con la maggior richiesta e lo studio di nuove tecnologie il costo del Kwh è diminuito considerevolmente e continuerà a diminuire, infatti nel 2010 costava all’incirca 800 euro mentre nel 2017 il costo per KWh è sceso a 186 euro. Esperti sostengono che quando il costo per KWh scenderà sotto gli 80 euro a KWh si sarà raggiunto il punto di break-even e quindi un costo interessante per le auto elettriche lanciandole definitivamente. Anche perché allo stato attuale una batteria da 100 KWh, per avere un’autonomia interessante, costa ancora intorno ai 18.600.
Pregi
Minor costo per km
Emissioni nulle in atmosfera
Assenza di lubrificanti
Efficienza energetica
Prestazioni in accelerazione
Manutenzione limitata
Silenziosità
Accesso nelle ZTL
Migliore riciclo dei componenti
Più sicurezza nei sinistri (mancanza di sostanze esplosive ed infiammabili)
Difetti
Poca autonomia
Tempi di rifornimento elevati
Costo delle batterie e dell’auto troppo elevati
Vita media di una batteria circa 5 anni (2000 cicli)
Materie prime scarse per le batterie (Litio)
Quindi Auto elettrica sì o no?
Per concludere risulta evidente che nel futuro della mobilità l’auto elettrica avrà numeri importanti, sempre che la tecnologia dell’idrogeno non prenda il sopravvento, grazie ad alcuni plus come ad esempio i tempi di rifornimento rispetto alla ricarica. Certamente questo futuro non è così immediato come molti sono portati a credere e difficilmente, vista la forte attenzione verso una mobilità green, si potrà fermare il processo. Un processo che vedrà come protagonista un mediatore in questo passaggio epocale, il sistema Ibrido. Perché è innegabile che il passaggio non potrà avvenire repentinamente ma gradualmente è il sistema ibrido è il perfetto passaggio dal motore endotermico a quello elettrico. Non si può ignorare che nonostante i governi e le case automobilistiche abbiano messo al bando i motori Diesel questi nel parco circolante rappresentano il 44% e che saranno utilizzati, perché impossibile sostituirli, ancora per un bel po’ di tempo da quelle utenze che percorrono molti km in autostrada e (oltre i mezzi pesanti) da tutti i veicoli commerciali leggeri, nelle città e per gli utenti che percorrono meno km il sistema ibrido è la soluzione ottimale nell’immediato ed in attesa che i miglioramenti tecnologici e i costi legati all’auto elettrica ne permettano una maggior diffusione! Ormai l’obiettivo è segnato, entro il 2030 le auto elettriche e/o ibride saranno il 50% del circolante, mentre entro il 2050 quasi tutte le vetture vendute in Europa dovranno essere a emissioni zero.
Inoltre, uno studio britannico segnala come questo passaggio verso la mobilità green porterà più posti di lavoro (+206.000) e minori importazioni petrolifere (4.9 miliardi di euro risparmiati in Europa) con una forte riduzione dell’inquinamento e dello smog (emissioni ridotte dell’88% entro il 2050).
*Di contro ci si potrà aspettare una forte riduzione dei posti di lavoro nell’ambito della manutenzione se il nostro parco di autoriparatori e tutta la filiera del postvendita non si attrezzerà per tempo.
Per quanto riguarda il nostro paese, che allo stato attuale non incentiva la mobilità elettrica come altri paesi del nord Europa, bisogna chiedersi cosa potrebbe succedere alle entrate fiscali dello stato con una diminuzione importante dei consumi di carburanti, ma questo è un altro capitolo che affronteremo a suo tempo.
Paolo Pisano
Responsabile Automotive Konsumer Italia