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2022/07/24

Serve troppa energia per le auto elettriche? Ecco come dimezzarla, con auto da oltre 1000 km di autonomia che consumano la metà delle attuali

Ultimo aggiornamento: 2022/07/24 21:40.

Una delle critiche più frequenti alla mobilità elettrica è che non ci sia energia elettrica sufficiente per caricare milioni di automobili. Le analisi degli esperti dicono che non è così, perché la percorrenza media giornaliera è ben sotto i 40 chilometri e quindi i kWh necessari ogni giorno sono una manciata abbastanza facile da gestire con una carica lenta diurna o notturna; gli ammodernamenti progressivi della rete elettrica che verranno fatti nei decenni che ci vorranno per rimpiazzare tutte le auto a carburante saranno all’altezza della situazione, a detta degli addetti ai lavori, se ci si rimbocca le maniche invece di proclamare che ogni cambiamento è impossibile.

Ma in momenti come questo, in cui la generazione di energia elettrica è azzoppata dalla scarsità d’acqua (necessaria per raffreddare le centrali elettriche nucleari, a combustibili fossili e idroelettriche) e la Russia minaccia di tagliare le forniture di gas per bullismo geopolitico, è comprensibile che ci si preoccupi che la transizione alla mobilità elettrica sia un passo troppo difficile da fare.

Quello che spesso non si considera in questa preoccupazione, però, è che invece di costruire nuove centrali per caricare le automobili elettriche si possono ridurre i consumi di queste auto. E si possono ridurre tantissimo.

Ridurre i consumi dei veicoli elettrici significa che il loro fabbisogno energetico diventa minore, che è già una buona cosa, ma significa anche che i loro costi operativi diminuiscono, rendendo le auto elettriche ancora più convenienti rispetto ai veicoli a carburante (già ora caricare un’elettrica costa un quarto di quello che costa fare gli stessi chilometri con un’auto tradizionale; immaginate quanto diventa attraente e conveniente un’auto che costa sei-otto volte meno da rifornire).

Non solo: auto che consumano meno si ricaricano più in fretta, riducendo le attese alla colonnina, e hanno bisogno di batterie più piccole a parità di autonomia, per cui riducono anche il fabbisogno di materiali e l’impatto ambientale (oppure rendono possibili grandissime autonomie usando le batterie attuali). C’è insomma una sorta di effetto valanga positivo.

Il 90% di risparmio al chilometro, 1200 km di autonomia elettrica e la possibilità di caricare semplicemente parcheggiando l’auto al sole vi interessano? Sono risultati già fattibili adesso, con la tecnologia attuale, a patto di ripensare a fondo il concetto di automobile e di allontanarsi dalla mania attuale di costruire veicoli inutilmente enormi che hanno l’aerodinamica di una lavastoviglie. Non va dimenticato, infatti, che a velocità autostradali gran parte dell’energia viene consumata per fendere l’aria. Pretendere di farlo con le forme ipertrofiche e squadrate che vanno così tanto di moda adesso è una follia.

Vi propongo una rassegna di alcuni esempi di quello che si sta facendo nella ricerca e che si fa concretamente, con veicoli che si possono acquistare già adesso. Le tecniche usate per ottenere questi risultati non sono fantascienza: sono, fondamentalmente, ottimizzazioni dei motori e dei materiali, riduzione dei pesi e forme aerodinamiche più efficienti. Nulla che non si possa fabbricare su vasta scala, insomma.

Mercedes Vision EQXX

Una casa automobilistica estremamente tradizionale come Mercedes ha realizzato un prototipo di auto puramente elettrica che fa 1200 km con una carica e consuma 8,7 kWh/100 km (11,25 km/kWh). Per fare un confronto, un’auto elettrica attuale consuma oltre il doppio. La mia Tesla Model S, per esempio,  a velocità autostradali consuma 18-20 kWh/100 km, ossia fa da 5 a 6 km con un kWh. Questa Mercedes fa più del doppio della strada con gli stessi kWh.

L’auto, una berlina a quattro posti lunga 4,97 metri, ottiene questo risultato usando varie soluzioni. Ha un motore singolo invece dei due montati su molte auto elettriche attuali, e questo aiuta a ridurre il peso (che è di 1700 kg, di cui 488 kg sono costituiti dalla batteria da 100 kWh, che è a raffreddamento passivo per ridurne la massa ed evitare il consumo energetico di pompe e ventole); ha un impianto di climatizzazione ultraleggero e alimentato dal pannello fotovoltaico sul tetto, in modo da non incidere sulla batteria primaria; monta pneumatici a bassa resistenza al rotolamento e cerchi lenticolari per ridurre la turbolenza prodotta dal passaruota; e ha un’aerodinamica efficientissima (Cd 0,17), alla quale contribuisce uno spoiler posteriore retrattile, che cambia la forma del retro dell’auto allungandola quando è in movimento, in modo da farle assumere una sagoma più vicina a quella ideale. Su Ars Technica trovate una dettagliata recensione con altre informazioni tecniche.

Sorprendentemente, quest’auto non usa telecamere al posto degli specchietti retrovisori esterni, come fanno altre auto (Audi Etron, per esempio) per ridurre la resistenza aerodinamica. Secondo Mercedes, infatti, il consumo di energia delle telecamere e soprattutto degli schermi interni che mostrano le immagini delle telecamere laterali vanifica buona parte del loro beneficio aerodinamico; Mercedes ha scelto quindi di installare specchietti tradizionali ma meno grandi di quelli comunemente usati oggi. Anche il grande schermo del cruscotto si accende solo quando serve, sempre per ridurre i consumi.

La EQXX ha fatto vari viaggi dimostrativi su strade normali: per esempio, è andata con una singola carica da Stoccarda a Cassis (in Francia, 1008 km). Con un’altra singola carica ha anche viaggiato da Stoccarda a Silverstone, percorrendo 1202 km in 14 ore e 30 minuti (media di 83 km/h), ed è avanzata carica per una decina di giri in pista a 140 km/h.

Intendiamoci: questo è un veicolo sperimentale che probabilmente non verrà mai realizzato in serie e se lo fosse avrebbe un prezzo di listino astronomico. Ma è una dimostrazione concreta, tangibile, di quello che si può fare. Una volta dimostrata la loro fattibilità, le innovazioni tendono a essere introdotte anche sui veicoli di massa. Airbag, ABS, barre anti-intrusione, accensione elettronica, per esempio, sono tutte tecnologie nate in fascia alta e poi portate nelle auto normali.

Lightyear 0

Questa auto elettrica iperefficiente a 5 posti, da oltre 1000 km di autonomia, è invece acquistabile, anche se il prezzo è da capogiro: 250.000 dollari (parte dell’importo serve a finanziare lo sviluppo del modello successivo, che sarà a basso costo; questo è un veicolo a tiratura limitata di circa mille esemplari). 

Ruote posteriori carenate, forma a goccia, quattro motori integrati nelle ruote (quindi niente peso e inefficienza del differenziale), telecamere al posto degli specchietti e cerchi lenticolari contribuiscono a portare quest’auto a 7,8 kWh/100 km o 12,8 km/kWh, ossia a consumi ancora inferiori a quelli della Mercedes EQXX.

Inoltre la Lightyear 0 si caratterizza per una superficie enorme di pannelli fotovoltaici, che caricano la batteria relativamente piccola (60 kWh, ricaricabile dal 10 all'80% in mezz'ora) anche mentre l’auto è in movimento. Normalmente i pannelli installati sulle auto sono una perdita di tempo, perché non generano energia in quantità significative per la propulsione, ma quest’auto è iperefficiente, appunto, per cui quel poco di energia che i pannelli producono viene sfruttata due volte meglio del normale, e in più la superficie dei pannelli è ben più grande della norma (5 metri quadrati): una buona giornata di sole consente di caricare (gratis) da 5 a 6 kWh, ossia una settantina di chilometri di autonomia, che è più della percorrenza media giornaliera. Il che significa che se viene parcheggiata all’aperto, è raro che debba mai caricare alla colonnina. Addio problemi di chi non ha un posto auto da dotare di presa di ricarica e di mancanza di colonnine. Si va in ufficio, si parcheggia l’auto all’aperto e la si lascia lì a caricare, gratis e senza bisogno di prese o colonnine o altro.

L’auto è lunga cinque metri e larga 1,9, e la sua forma allungata le conferisce un Cd di 0,19. I pesi vengono ridotti usando una carrozzeria in fibra di carbonio, che la portano a 1575 kg. Nel video qui sotto si vede un modello di preproduzione.

Aptera

Quando scrivo “ripensare a fondo il concetto di automobile”, però, ho in mente ben più di una forma a berlina molto aerodinamica. Ho in mente forme e soluzioni come quelle di Aptera: carrozzeria veramente a goccia (Cd 0,13), tre ruote per ridurre di un quarto la resistenza al rotolamento, pannelli fotovoltaici per ricaricare anche in movimento, pesi ridottissimi (da 900 a 1100 kg), due motori integrati nelle ruote (tre nella versione top).

Risultato: fino a 1600 km di autonomia nella versione con batteria da 100 kWh, vale a dire 16 km/kWh o 6,25 kWh/100 km. Il triplo dell’efficienza di un’auto elettrica normale (che, non va dimenticato, è già enormemente più efficiente di qualunque auto a carburante). Ci sono inoltre fino a 65 km di autonomia gratuita ogni giorno grazie ai pannelli fotovoltaici che generano fino a 700 watt, per cui in molti casi non è mai necessario attaccarla alla rete elettrica per caricarla. Quindi non grava sulla rete elettrica e nemmeno sul portafogli.

Il prezzo è già più abbordabile rispetto ai casi precedenti: si parte da 26.000 dollari per la versione base e si arriva a 50.700 per la versione a massima autonomia. Il veicolo è a due posti, più un bagagliaio usabile ma non eccessivo. Le dimensioni sono ragguardevoli: 4,3 metri di lunghezza e ben 2,23 metri di larghezza.

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Questi veicoli danno un’idea di quanto margine di miglioramento ci sia nell’efficienza dei veicoli senza per questo mortificarne le prestazioni e la fruibilità. E c’è ancora altro margine nelle batterie, con alleggerimenti, composizioni chimiche più efficienti e ottimizzazioni. 

Ovviamente, l’auto che inquina di meno e consuma meno energia in assoluto è comunque quella che non si compra e non si usa, per cui l’efficienza non deve essere una scusa per usare l’auto più di quanto sia realmente necessario o per continuare a soffocare le città con automobili che sono sì pulite ma rimangono assurdamente ingombranti (tutti questi esemplari sfiorano o superano i quattro metri e mezzo); ma la sfida tecnica di fornire energia per la mobilità elettrica di massa sembra meno drammatica di quello che molti pensano.

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Se vi state chiedendo perché questi miglioramenti di efficienza (per esempio quelli aerodinamici, relativamente semplici) non vengono applicati alle auto tradizionali, la risposta è che su un veicolo a carburante non si percepiscono tanto quanto su un’auto elettrica, e quindi c’è poca richiesta: lo si nota da quanti preferiscono correre in autostrada con SUV e simili che hanno un’aerodinamica demenziale, tanto basta mettere un po’ di benzina in più e pagare un po’ di più. Il risultato è che è rarissimo vedere qualcuno che compra un’auto perché consuma poco. Su un’elettrica, invece, l’efficienza maggiore può fare la differenza fra fermarsi mezz’ora o un’ora a caricare oppure arrivare direttamente a destinazione.

 

Ho rimosso i riferimenti alla Sono Sion presenti nella stesura iniziale di questo articolo perché erano dovuti a un mio errore di conversione dei valori di efficienza. Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle donazioni dei lettori. Se vi è piaciuto, potete incoraggiarmi a scrivere ancora facendo una donazione anche voi, tramite Paypal (paypal.me/disinformatico) o altri metodi.

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