Mobilità elettrica: come funzionano auto, bici e barche e quali sono i vantaggi

Le emissioni di CO2 stanno avendo un grave impatto sul clima e sull’ambiente. Secondo un sondaggio dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), il traffico automobilistico è responsabile del 24% di tutte le emissioni di CO2 nel mondo.

I veicoli elettrici nascono per contrastare questo fenomeno; a differenza delle auto a benzina e diesel, non emettono CO2 durante la circolazione. Bisogna ammettere, però, che le auto elettriche sono davvero neutre in termini di CO2 solo se le batterie e l’elettricità per alimentarle sono prodotte utilizzando energie rinnovabili.

Si stima che le auto elettriche circolanti nel mondo, a fine 2021, fossero circa 12 milioni.

La Cina è il campione della mobilità elettrica; non è solo il principale produttore di celle per batterie, ma è anche più avanti in termini di numero di veicoli elettrici immatricolati: quasi 4 milioni. Di conseguenza, in Cina esiste anche una grande rete di ricarica: 808mila punti, di cui 330mila pubblici (38% del totale).

Il mercato dei veicoli elettrici in Italia

Nel 2021, in Italia, il numero dei veicoli elettrici su strada è raddoppiato; le Pev (Plug-in Electric Vehicle, somma di auto elettriche a batteria-Bev e veicoli elettrici ibrido plug-in-Phev) hanno registrato un balzo del 128,34%, con 136.754 immatricolazioni.

Sono i dati di Motus-E, associazione che raggruppa tutti gli stakeholders della mobilità elettrica. Nel 2021 sono state immatricolate 67.255 auto elettriche a batteria (+107% sul 2020) e 69.499 Phev(+153,75%). Le auto ricaricabili hanno raggiunto una quota del 9,35% sul mercato totale, contro il 4,33% dell’anno precedente.

I primi mesi del 2022, tuttavia, sono stati negativi per via dell’assenza degli incentivi statali, al contrario di agli altri mercati europei – Germania, Spagna, Francia, Belgio, Olanda e Regno Unito – che nello stesso periodo hanno fatto registrare un incremento di auto elettriche rispetto al 2021.

Quali sono le auto elettriche più vendute in Italia

Le BEV più vendute in Italia, fino ad aprile 2022, vedono al primo posto la Fiat 500E (2.049 unità) seguita dalla Dacia Spring (1.606); al terzo posto la Smart Fortwo (1.246); al quarto la Tesla Model Y (937) e al quinto la Renault Zoe (647 unità).

Per quanto riguarda le ibride plug-in, al primo posto la Jeep Compass (4.172 unità), seguono la Jeep Renegade (2.319), la BMW X1 (1.340), la Mercedes GLE (1.032) e la Peugeot 3008 (947).

Cosa si intende per mobilità elettrica?

Secondo la definizione di Gartner, la mobilità elettrica (o e-mobility) “rappresenta il concetto di utilizzo di tecnologie di propulsione elettrica, informazioni a bordo veicolo e tecnologie di comunicazione e infrastrutture connesse per consentire la propulsione elettrica di veicoli e flotte”. Le cosiddette “tecnologie powertrain” includono veicoli completamente elettrici e ibridi plug-in, nonché veicoli alimentati con celle di combustibile a idrogeno (che genera elettricità).

Le auto elettriche offrono prestazioni elevate e hanno un’efficienza molto più alta rispetto ai veicoli con motore a combustione: il rapporto tra l’energia immessa e quella utilizzata è di circa il 90% per i propulsori elettrici, contro il 35% dei motori a benzina e il 45% dei motori diesel. In questi casi il resto si perde sotto forma di calore. Poiché è disponibile immediatamente una coppia elevata, le auto elettriche possono accelerare più velocemente partendo da 0. Possono anche ottenere energia con l’aiuto dell’inverter, ad esempio quando frenano, e fornirla alla batteria. Le auto elettriche, inoltre, godono di speciali diritti in alcuni paesi e città (parcheggi, tassa di circolazione, zone a traffico limitato).

Auto elettriche, come funzionano

In un’auto elettrica l’energia è immagazzinata in una batteria ricaricabile. Un dispositivo denominato inverter converte poi la corrente continua della batteria in corrente alternata per far funzionare il motore elettrico. Più efficiente è questa conversione, più a lungo un’auto può viaggiare con una carica completa della batteria. Infine, il motore elettrico converte l’energia elettrica in energia meccanica, azionando le ruote.

Altro componente principale di un’auto elettrica è il convertitore DC-DC, che converte in modo efficiente l’alta tensione della batteria (100-400 volt o più) in una tensione molto più bassa (12 o 48 volt) per i componenti elettronici.

Come si ricarica un’auto elettrica?

Un’auto elettrica deve essere ricaricata utilizzando un’apposita colonnina, pubblica o privata. Secondo uno studio dell’Associazione federale tedesca per l’eMobility, l’80% dei proprietari di auto elettriche le ricarica dalla presa domestica. Il processo di ricarica richiede almeno 8 ore, ma può variare a seconda del veicolo e della batteria. Non tutte le colonnine di ricarica sono progettate per gestire grandi quantità di elettricità per un lungo periodo di tempo. Con le prese domestiche la ricarica può essere quasi quattro volte più veloce. Nelle stazioni di ricarica rapida a corrente continua (DC), tuttavia, una ricarica completa può richiedere solo un’ora (a differenza di quelle in corrente alternata, che deve essere prima convertita in continua dall’inverter dell’auto). Si intravvedono già tecnologie che ridurranno il tempo necessario per ricaricare un’auto a batteria a 20 minuti o meno. Con la nuova Fiat 500E sono sufficienti 5 minuti di ricarica per usare l’auto un giorno intero in città (50 km).

Quanto durano le batterie

La tecnologia per la mobilità elettrica è ancora molto giovane rispetto a quella per le auto con motore a combustione, per cui non ci sono ancora studi rappresentativi a lungo termine. A differenza di un’auto con motore a combustione, un’auto elettrica ha il vantaggio di avere meno componenti soggetti a usura. Tuttavia, l’impianto elettrico e il telaio devono essere sottoposti a manutenzione regolare. Un’attenzione particolare è rivolta alla parte più costosa e fondamentale dell’auto elettrica: la batteria. I fornitori affermano che le batterie attuali possono durare fra i 100.000 e i 160.000 chilometri. Ciò corrisponde, in media, a una durata di otto-dieci anni e a circa 500-1.000 cicli di ricarica. In molti casi, comunque, una batteria esausta può essere riparata o ricondizionata.

Auto ibride

Un veicolo ibrido trae l’energia per muoversi da due propulsori: un motore elettrico e uno a combustione interna – di solito a benzina, il diesel è meno comune. L’obiettivo della trazione ibrida è quello di combinare i vantaggi di entrambi i sistemi di azionamento e bilanciare i loro svantaggi.

Attualmente, il principale vantaggio di un’auto con motore a benzina o diesel rispetto a un sistema di azionamento elettrico è l’autonomia. Ciò è dovuto all’unità di accumulo di energia, la batteria; man mano che le batterie diventeranno più efficienti, l’autonomia aumenterà. Un altro vantaggio dei veicoli con motori a combustione interna è che sono ancora meno costosi da acquistare rispetto alle auto elettriche. D’altro canto, consumano carburante, causano emissioni e sono rumorosi.

Con i motori elettrici, l’accelerazione è più veloce e dinamica. Tuttavia, a causa della batteria, le auto elettriche hanno un’autonomia ridotta rispetto alle auto con motore endotermico.

La sintesi di entrambi i sistemi di azionamento consente di ridurre il consumo di carburante e le emissioni e anche il costo di acquisto, offrendo una guidabilità dinamica e una lunga autonomia. Il motore elettrico supporta o sostituisce il motore a combustione interna, soprattutto quando è inefficiente, e, in determinate situazioni, aumenta le prestazioni.

I veicoli ibridi generano da sé l’energia elettrica per caricare la batteria, mentre il veicolo è in movimento. In un’auto ibrida, infatti, il motore elettrico funge anche da generatore di corrente. Durante la frenata o l’inerzia, in altre parole, quando il veicolo si muove senza utilizzare energia, converte l’energia cinetica in elettricità (recupero). Solo i veicoli ibridi plug-in possono anche essere ricaricati da una stazione di ricarica.

La maggior parte dei veicoli ibridi passa automaticamente dall’uno all’altro dei due sistemi di propulsione o consente loro di funzionare insieme, a seconda della situazione di guida. In molti veicoli ibridi, il motore elettrico può anche muovere il veicolo da solo, senza consumare carburante. Poiché un motore elettrico ha un alto grado di efficienza anche a basse velocità è particolarmente adatto per l’avviamento e per la guida in città. Il motore endotermico è necessario, invece, per viaggiare sulle autostrade, ossia per lunghe percorrenze e a velocità elevata.

Monopattini e bici elettriche

Anche monopattini e biciclette contribuiscono a formare il quadro della mobilità elettrica. In Italia sono stati previsti incentivi per il loro acquisto dal bonus mobilità: un contributo massimo di 750 euro (sotto forma di credito d’imposta) per chi ha acquistato il mezzo nel 2020.

Quanto alle norme del codice, il limite di velocità è di 20 km/h, 6 km/h nelle aree pedonali; è vietata la sosta sui marciapiedi. Dal 1° luglio 2022 tutti i modelli venduti devono essere muniti di frecce e stop; quelli già in circolazione dovranno essere adeguati entro il 1° gennaio 2024.

Imbarcazioni elettriche (H3)

Secondo il report IDTechEx “Electric Boats and Ships 2017-2027”, il mercato della motorizzazione elettrica ibrida e nautica è in decisa crescita. I produttori di barche e navi elettriche sono un centinaio, il mercato per uso civile è destinato ad aumentare in fretta, fino a raggiungere, in tutto il mondo, i 20 miliardi di dollari nel 2027. Produttori dell’automotive come General Motors e Volvo Penta hanno annunciato di aver avviato piani per la produzione di motori marini elettrici. In Francia esiste già un ferry boat elettrico, equipaggiato con un motore Volvo Penta alimentato da una batteria da 500 kWh di capacità, con un’autonomia di 25 km e tempi di ricarica veloce inferiori ai 20 minuti. Quello della motorizzazione elettrica per la nautica (e-Boat) e degli e-dock, le colonnine di ricarica negli approdi e nei porti turistici, sembra davvero un mercato promettente.

Informazioni su Pierluigi Sandonnini 4 Articoli
Giornalista pubblicista dal 1991. Ha collaborato con numerose testate in vari settori: dall'audio video alle telecomunicazioni e internet. Attualmente lavora come free lance per Panini Magazines, Edizioni Master e SEI Comunicazione.

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