Auto elettrica

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Un auto elettrica è un veicolo elettrico che utilizza l'energia chimica che viene immagazzinata in un gruppo energetico costituito da una o più batterie ricaricabili. I veicoli elettrici utilizzano motori elettrici in sostituzione, o in aggiunta al motore a combustione interna.

L'auto elettrica della General Motors EV1 aveva nel 1999, un autonomia dai 120 ai 240 Km (a seconda della "abilità", tempo e condizioni di carica), utilizzando batterie NiMH.

Il prototipo della Toyota Eliica, alimentata da batterie a ioni di Li, con autonomia di 320 Km, ed una velocità massima di 190 Km/h, grazie ad 8 motori da 55 Kw.

[modifica] Veicoli elettrici puri ed "auto ibride"

I veicoli che utilizzano sia motori elettrici che motori a combustione interna (ICE) sono noti come ibridi, e di solito non vengono considerati veicoli elettrici a batteria puri. Gli ibridi con batterie che possono essere caricate utilizzando un motore a combustione interna vengono chiamati appunto veicoli ibridi, e si considerano veicoli elettrici puri quando non bruciano carburante. I veicoli elettrici sono abitualmente automobili, camioncini, biciclette motorizzate, scooter elettrici, carrelli da golf, carrelli sollevatori e veicoli simili, perché di solito gli accumulatori sono poco adatti per applicazioni che abbisognano di un più vasto raggio d'azione oppure di una grande potenza e capacità di carico.

I veicoli elettrici hanno complessivamente una maggiore efficienza energetica rispetto a quasi tutti i motori a combustione interna. Un motore a benzina ha una efficienza energetica del 25%, un diesel si avvicina al 40%, mentre un motore elettrico a induzione in corrente alternata ha un efficienza del 95%. Non producono fumi di scarico (neanche vapor d'acqua), e nel loro complesso producono un inquinamento minimo se riforniti con energia prodotta da fonti rinnovabili.

Molti sono capaci di prestazioni in accelerazione che eccedono quelli dei veicoli convenzionali alimentati a benzina. I nuovi modelli possono viaggiare per centinaia di chilometri con una sola carica, anche dopo 160.000 km di impiego delle stesse batterie. I veicoli elettrici riducono la dipendenza dal petrolio, potrebbero ridurre il riscaldamento globale (alleviando l' effetto serra), sono più silenziosi rispetto ai motori a combustione interna, e non producono fumi nocivi. Come svantaggi si citano la limitata autonomia tra le ricariche, il tempo di ricarica, e la scarsa durata delle batterie, anche se nuovi tipi di batteria ricaricabile e nuove tecnologie di carica (e discarica) hanno incrementato l'autonomia e la vita utile delle batterie, riducendo nel contempo il tempo di carica.

Anche se alcuni modelli vengono ancora prodotti in quantità limitate, alcuni BEV (Battery electric vehicle) che si sono rivelati adatti alle strade (e molto popolari come il GM EV1) sono stati ritirati dal mercato e sono stati distrutti dai loro costruttori. Un piccolo numero di modelli di futura produzione sono stati annunciati, anche se molti altri sono stati costruiti come prototipi. Negli Stati Uniti, molti tra i più pratici BEV sono un fai-da-te di veicoli con motore a combustione interna, eseguti da hobbisti, dal momento che esiste una quasi totale mancanza di essi nella produzione industriale. I maggiori costruttori di automobili USA sono stati accusati di aver deliberatamente sabotato i loro sforzi per la produzione di veicoli elettrici. Le compagnie petrolifere hanno registrato ed acquistato i brevetti di molti tipi di batteria, ed hanno utilizzato la "patent protection" per impedire che la più moderna tecnologia delle batterie ricaricabili venisse utilizzata nelle auto elettriche (vedi più sotto).

[modifica] Storia dell'auto elettrica

Per approfondire, vedi la voce Storia dell'auto elettrica.

[modifica] Confronto con i veicoli a combustione interna

Tzero an older model electric vehicle on a drag race with a Dodge Viper left behind

Nel corso del XX secolo le vetture con motore elettrico sono sono diventate molto più rare rispetto ai veicoli con motore a combustione interna. Inoltre, è spesso di aiuto considerare alcuni aspetti delle vetture elettriche in confronto ai veicoli a combustione interna.

[modifica] Costi operativi ed assicurativi

I veicoli elettrici (negli USA) hanno dei costi operativi che variano tra 1 e 2 euro cent/km, mentre (sempre negli USA, dove la benzina è poco tassata) i veicoli tradizionali a benzina hanno costi operativi maggiori pari a circa 4-6 volte tanto. ^[1]

Il costo principale del possesso dei BEV moderni dipende principalmente dal costo delle batterie, il tipo e la capacità di esse è fondamentale nel determinare molti fattori come l'autonomia di viaggio, la velocità massima, il tempo di vita utile della batteria ed il tempo di ricarica; esistono alcuni svantaggi e vantaggi dei vari tipi, probabilmente non esiste un tipo ideale per chiunque, ma alcuni sono più adatti per alcuni utilizzi.

Secondo alcuni, i veicoli elettrici a batteria hanno un vantaggio nel riciclo di parti dell'auto dopo gravi incidenti stradali. A differenza dei componenti dei motori a benzina, che tendono ad incendiarsi (specie quando i tubi rotti dell'iniezione soffiano benzina sulla marmitta catalitica o sul turbocompressore rovente), i componenti delle celle a batteria tendono a mantenersi integri e funzionanti per poter essere ricuperati e riusati. Dal momento che (eccetto l'accumulatore di tipo litio-ione) non hanno materiale combustibile, possono essere considerati veicoli molto più sicuri in caso di incidente, ed anche con molte parti riciclabili.

Con il costo delle batterie che và dal 80 % del totale (di 50.000 Euro per veicoli potenti, a lungo raggio con costose batterie NiMH) fino al 50% (di 16.000 Euro per veicoli di uso cittadino con batterie nichel-cadmio, zinco-aria o al magnesio, ed autonomie inferiori ai 160 Km) questo comporta minori costi percentuali di riparazione post-collisione, dal momento che sono per buona parte riciclabili.

Per quanto riguarda le assicurazioni, il costo assicurativo delle vetture elettriche è paragonabile a quello delle "supercar" sportive, con spese di copertura assicurativa pari a centinaia di dollari al mese.

[modifica] Efficienza energetica ed emissioni di anidride carbonica

Le vetture elettriche di serie o convertite tipicamente consumano da 0.11 a 0,23 kWh/km. (dati sul veicolo EV1 : 0.179 kWh/km e 0.373 con basso rendimento di carica)^{[2] [3]}

Considerando un consumo di 5 L di benzina per 100 km, una vettura a combustione interna consuma circa 0.51 kWh/km. Si tenga poi presente che circa la metà del consumo della vettura elettrica è dovuto a dispersioni ed al basso rendimento nella ricarica delle batterie, e quindi non è impensabile un consumo chilometrico inferiore a 0.1 kWh in un futuro molto prossimo, consumo neppure ipotizzabile nelle vetture a combustione interna.

Se si considera il sistema globale, includendo l'efficienza energetica del processo di produzione e della distribuzione al punto di rifornimento, il calcolo risulta complesso a causa della grande diversità delle fonti prime. Considerando un generatore elettrico a ciclo combinato ed ipotizzando un rendimento 0.6 nella generazione e 0.75 nella distribuzione, il consumo chilometrico totale di una vettura elettrica passa a 0.33 kWh/km (riferito al valore medio tra quelli sopra detti), mentre si può ritenere accettabile un rendimento pari a 0.75 alla produzione e 0.75 alla distribuzione per gli idrocarburi, che comporta un consumo di 0.91 kWh/km per vetture a combustione interna, valore 2.75 volte superiore, fattore che potrebbe divenire in un futuro assai prossimo superiore a 3.

Altri sistemi di generazione di energia elettrica possino dare risultati ancora più eclatanti : batterie ricaricate da celle fotovoltaiche, generatori eolici o simili fonti hanno un consumo primario pari a zero, e l'energia elettrica di origine nucleare potrebbe essere considerata anch'essa a costo primario nullo (anche se andrebbe analizzato il costo del materiale fissile, in quanto non rinnovabile).

Le emissioni di anidride carbonica (CO₂) sono utili per confrontare i consumi rispettivi della via elettrica e di quella a combustione interna. ^[4] Questi confronti includono la produzione di energia, la distribuzione, la ricarica delle batterie, ed i vari tipi di perdite generate dai veicoli (attrito, termica, ecc.). Le emissioni di CO₂ migliorano nei BEV alimentati da fonti sostenibili di produzione elettrica, ma rimangono quasi fisse per i veicoli a benzina. (Sfortunatamente non sono disponibili dati così aggregati relativi ai veicoli elettrici in commercio .)

Si tenga presente che i modelli citati, di produzione statunitense (anche quelli di marche giapponesi) mostrano valori a volte assai diversi da quelli dei comuni veicoli europei.

La resistenza aerodinamica (Cx) ha una grande importanza nel determinare l'efficienza enegetica, via via che la velocità del veicolo aumenta.

[modifica] Impatto ambientale complessivo

Molti fattori devono essere considerati quando si compara l'impatto totale sull' ambiente. Il tipo di confronto più esauriente è quello dell' analisi dalla "catena-di-montaggio-alla-discarica" oppure l'analisi di tutto il tempo di vita. Questa analisi è così esaurientemente complessiva che considera ogni tipo di consumo energetico, includendo i consumi (ed emissioni) implicati dalla produzione originale (ed anche della componentistica) e le fonti di carburante e tutti i consumi (e le emissioni) durante la vita utile del veicolo includendo l'inquinamento durante la produzione delle batterie (ad esempio l'estrazione del cadmio comporta un elevato inquinamento da metalli pesanti) e la sua deposizione in discarica. I vari tipi e l'entità dell'inquinamento varia enormemente tra i vari tipi di batteria, cosa che rende ancora più difficile fare dei confronti.

Ad esempio, è difficile stabilire se siano peggiori gli effetti ambientali dell' inquinamento da nichel e da cadmio prodotti dall'estrazione mineraria, dalla fabbricazione della batteria, dalla discarica con successiva ossidazione, rottura, infiltrazione e dilavamento di una batteria NiCd malamente scaricata; oppure se siano peggiori e meno duraturi i danni all'ambiente causati dall' emissione di idrocarburi e dalla raffinazione del petrolio. Sono necessari accurate statistiche su ogni tipo di combustibile fossile e di batteria in modo di poter giudicare gli apporti e le fuoriucite di inquinanti per giudicare equamente l'impatto ambientale totale.

Una grande differenza tra i veicoli BEV e gli ICE rispetto al tempo di vita consiste nel fatto che i primi utilizzano la elettricità al posto di combustibili liquidi. Qualora la elettricità fosse originata da fonte rinnovabile o da nucleareciò presenterebbe un consistente vantaggio in termini di inquinamento atmosferico. In ogni caso, se la elettricità fosse prodotta da combustibili fossili (come è nella gran parte dei casi) Il vantaggio relativo dei veicoli elettrici è sostanzialmente ridotto ^[5]. Ne deriva che lo sviluppo di sorgenti di energia che non emettano CO₂ è necessaria ridurre la emissione totale netta dei veicoli elettrici. In ogni caso, l'impatto ambientale della produzione di energia elettrica (emissioni indirette) dipende dal mix della produzione ed è normalmente più ridotto della emissione diretta prodotta dai veicoli ICE ^[6]

Rispetto al tempo di vita, un altra importante differenza tra i veicoli elettrici e quelli a combustione interna consiste nell' utilizzo di consistenti gruppi di batterie elettriche. Le moderne batterie hanno dimostrato di poter superare in durata gli stessi veicoli elettrici su cui sono installate. Ad esempio le batterie testate da Toyota hanno mostrato solo un minimo calo di risultati dopo aver percorso 240.000 Kilometri. Certamente nell' utilizzo reale i dati mostrano risultati peggiori, tipicamente le batterie al Litio perdono di efficienza per circa 20-40 percento all' anno; così se si fanno 240.000 Kilometri su una pista di test si possono confermare i dati rilevati da Toyota ma se, in un utilizzo reale, si percorrono all' anno 10.000 Kilometri, il gruppo batterie andrà sostituito dopo 30.000 Kilometri con una spesa di circa 20.000 Euro con un costo per Kilometro percorso pari a 0,67 €/Km. I veicoli BEV, non essendo dotati di motore che brucia combustibile liquido e dei conseguenti apparati necessari al suo funzionamento, sono spesso più affidabili e richiedono minore manutenzione. Sebbene i veicoli BEV siano poco diffusi, essi possono trarre vantaggio dagli avanzamenti tecnologici che si stanno realizzando in altri mercati come quello dei telefoni cellulari, dei laptops, dei carrelli elevatori e dei veicoli elettrici ibridi. Le innovazioni nella tecnologia delle batterie elettriche che si sviluppa negli altri mercati possono essere utilizzate al fine di rendere i veicoli BEV sempre più utilizzabili e diffusi.

[modifica] Prestazioni di accelerazione

Molte delle vetture elettriche di oggi sono capaci prestazioni in accelerazione che eccedono quelle di veicoli a benzina della stessa potenza. I veicoli elettrici possono utilizzare una configurazione diretta motore-ruota che aumenta l'efficienza nell'erogazione della potenza. Il fatto che possono avere molteplici motori collegati direttamente alle ruote permette a ciascuna ruota di essere sia propulsiva che frenante, cosa che aumenta la trazione.

In alcuni casi, il motore può essere alloggiato direttamente nella ruota, come nel disegno noto come "Whispering Wheel", che abassa il centro di gravità complessivo del veicolo e riduce il numero di parti in movimento. Quando non sono dotate di un asse, di un differenziale, oppure della trasmissione, i veicoli elettrici godono di una minore inerzia rotazionale del treno direzionale. Un sistema senza ingranaggi, o con un solo ingranaggio in alcuni BEV elimina la necessità di un cambio a marce, dando all'auto un accelerazione e frenata più dolce. Si consideri inoltre che i motori elettrici, con i moderni sistemi di alimentazione, possono lavorare a potenza o a coppia costanti; i motori a combustione interna hanno una propria curva caratteristica, seguendo la quale i regimi di coppia e potenza massime si hanno in zone molto limitate della velocità di rotazione, in genere verso i 2/3 della velocità massima per la coppia e 4/5 per la potenza.

Alcune vetture elettriche da corsa ("simil dragster") hanno motori elettrici, con cambi e trasmissioni a due marce per incrementare la velocità massima fino a 160 Km/h. ^{[7] [8]}.

[modifica] Batterie

Prototipi di batteria a polimeri a ioni di litio da 75 watt-ora/kg. Le batterie più recenti di questo tipo erogano 130 Wh/kg e resistono a migliaia di cicli di ricarica.

Le Batterie ricaricabili utilizzate nei veicoli elettrici includono la pila zinco-aria, l' accumulatore piombo-acido ("innondate" e VRLA), il NiCd, il tipo a NiMH, le litio-ione, le Li-ion polimero.

Le batterie sono tipicamente il componente più costoso dei BEV. Sebbene il costo di fabbricazione della batteria sia elevato, l' aumento della loro produzione può portare ad un abbassamento dei costi nel momento in cui la produzione dei BEV avesse le stesse dimensioni della attuale produzione dei veicoli a combustione interna. Le nuove tecnologie di produzione delle batterie, competitive in termine di costo con i motori a combustione interna, consentiranno un importante abbassamento dei costi nel momento in cui decadranno i relativi brevetti

A partire dalla fine degli anni 90, lo sviluppo di nuove tecnologie per le batterie è stato pilotato dalla impetuosa crescita della domanda di computer portatili e di telefoni cellulari, con la richiesta da parte dei consumatori di schermi più larghi e più luminosi e di batterie di durata più lunga; ciò ha pilotato la ricerca e lo sviluppo in quel settore. Il mercato dei BEV ha utilizzato i progressi ottenuti in quel settore. Se il mercato dei BEV dovesse crescere esso contribuirà alla ricerca e allo sviluppo di nuove tecnologie relative alle batterie.

[modifica] Carica

Le batterie delle vetture elettriche devono essere ricaricate periodicamente (vedi anche Sostituzione delle batterie, più sotto). Le VE solitamente vengono caricate dalla rete elettrica. In questo caso l'energia è generata da una varietà di risorse come il carbone, l'energia idroelettrica, l'olio combustibile o il gas naturale o infine, fuori d'Italia l'energia nucleare.

Le batterie possono essere ricaricate mentre il veicolo viene guidato grazie al freno rigenerativo. Sono sono state sperimentate alcune fonti di energia ausiliarie, come la cella fotovoltaica.

Nell' auto ibrida l'elettricità può essere prodotta da un generatore mosso da un motore a combustione interna. Anche se non si tratta in senso stretto di una BEV, la concept car Ford Reflex dispone di celle fotovoltaiche all'esterno per aiutare ad alimentare il suo sistema di potenza ibrido.

Il tempo di ricarica viene determinato principalmente dalla corrente trasmissibile da parte della connessione alla rete elettrica. La potenza normalmente disponibile in una presa di corrente domestica va da 1.5 kW (negli USA, Canada, Giappone, e paesi con tensione 110 V) fino a 3-6 kW (in paesi con corrente a 240 V). In Italia è abbastanza comune il contratto 6kW di connessione alla rete, ma si potrebbe evidentemente utilizzare correnti più alte. Si pensi che i carrelli elevatori, la cui maggioranza è azionata da un motore elettrico, ricaricano batterie da 6-700 Ah in pochissime ore con connessioni a prese dell'ordine di 10 - 12 kW]].

Al livello di 10 Kw, anche ricaricare una piccola batteria di 250 Ah (20,4– 50 Km), richiederebbe circa un ora. Questo è davvero poco rispetto alla velocità nel fornire potenza di una normale pompa di benzina, che può fornire 5.000 kilowatt in un ora. Anche se la potenza somministrata fosse maggiore, molte batterie non accettano la carica a velocità maggiori rispetto al loro tasso di ricarica ("C1"). (Questo implica che se oggi fate la coda per rifornire la vostra auto di benzina, per ricaricare la batteria del vostro BEV la coda sarà da 50 a 500 volte più lunga !)

[modifica] Sistemi per la ricarica veloce

Nel 1995, alcune stazioni di carica, ricaricavano le VE in un ora. Nel novembre del 1997, la Ford acquistò un sistema di ricarica-veloce prodotto dalla AeroVironment chiamato "PosiCharge" per sperimentarlo nella sue flotte sperimentali di VE Ranger, che riuscivano a caricare i loro accumulatori piombo-acido in tempi tra i sei e quindici minuti. Nel febbraio del 1998, la General Motors annuncia una versione del suo sistema "Magne Charge" che poteva ricare le batterie NiMH in circa dieci minuti, fornendo un autonomia da 96 a 160 Km. ^[9]

Nel 2005, la Toshiba aveva costruito un dispositivo portatile che dichiarava come capace di ricevere un ricarica del 80% circa 60 secondi. ^[10] Aumentando queste caratteristiche di potenza alla scala della batteria da 65 Ah si avrebbe bisogno di un picco di potenza di circa 340 kW. Non è molto chiaro se questo tipo di batterie sarebbero ricaricate direttamente nei BEV, dal momento che la generazione di calore le renderebbe poco sicure.

A molte persone non serve una ricarica veloce perché ad una certa ora della giornata dispongono di sufficiente tempo (da 6 a 8 ore), di giorno nel parcheggio del luogo di lavoro, oppure di notte nel parcheggio di casa. Dal momento che durante la ricarica l'auto non deve essere vigilata, ci vuole meno di 1/2 minuto per attaccare alla presa oppure staccare il proprio veicolo. Molti guidatori di BEV preferirebbero rifornirsi a casa, evitando la congestione ed il vaiggio alla stazione di servizio. In alcune ditte "ecology-minded" alcuni parcheggi hanno delle prese di corrente per veicoli elettrici, provviste di sistemi di ricarica automatizzati.

[modifica] Alimentazione dell'auto elettrica dalla colonnina (per conduzione o induzione)

L' alimentazione di corrente dalla "colonnina" all'auto può avvenire in due modi:

• La prima è la connessione elettrica diretta nota come accoppiamento conduttivo (conductive coupling). Questa potrebbe essere così semplice da essere costituita da una linea estensibile che si connette ad una presa elettrica a prova di agenti atmosferici, che a sua volta è collegata tramite trasformatori di voltaggio ed amperaggio con cavi ad alta capacità alla rete elettrica, il tutto in modo di proteggere l'utente dai pericoli dell' alta tensione.

• Il secondo approccio (il più sicuro) è noto come accoppiamento induttivo (inductive coupling). Una specie di tavoletta o padella (paddle) viene inserita dentro una fessura nell'automobile (vedasi il film Gattaca). La padella contiene (non esposto all'esterno) uno degli avvolgimenti di un trasformatore, mentre l'altro avvolgimento si trova attaccato alla fessura (ma non esposto) dell' auto. Quando la tavoletta viene inserita essa completa il circuito magnetico (induttore-indotto) che fornisce energia al pacco di batterie.

Il vantaggio dell'accoppiamento induttivo è quello di rendere impossibile la folgorazione elettrica dal momento che non vi sono elettrodi conduttori esposti, anche se un sistema con molle o selettori girevoli che nascondono gli elettrodi può rendere il sistema conduttivo quasi altrettanto sicuro. Il sistema conduttivo tende ad essere meno costoso ed anche molto più efficiente per la presenza di una minore quantità di componenti, che nel sistema induttivo possono essere costose bobine in rame.

[modifica] Sostituzione delle batterie

Una alternativa alla ricarica (ed ai suoi lunghi tempi) è quella di sostituire rapidamente le batterie esauste con altre cariche. Queste batterie modulari (spesso alloggiate in un doppio fondo sotto l'abitacolo, tra le ruote, oppure sotto il bagagliaio) possono scorrere ed essere rapidamente sostituite dal personale della stazione di servizio oppure da sistemi robotizzati.

Queste batterie scariche modulari potrebbero essere sostituite con altre cariche (forse prevedendo il pagamento di un deposito iniziale) in stazioni di servizio, rivendite di auto, grandi magazzini oppure parcheggi. Con una dimensione standard (pari a quella di una valigetta d'aereo), comode maniglie, un peso ridotto a 20-40Kg e rotelline, il cambio di uno o più moduli (inserendoli in fessure di ricarica a nastro trasportatore) è il più veloce (nessun tempo di ricarica): pochi secondi!

A seconda del tipo di batterie ricevute, si procederà a ricaricarle in modi diversi, gli accumulatori NiMH, Li-ion e Li-pol possono essere ricaricati immediatamente; le batterie NiCd devono essere prima scaricate allo 0% e poi ricaricate, per impedire l' effetto memoria. La pila zinco-aria (che non può essere ricaricata in modo semplice), deve essere portata in un centro industriale (più o meno grande) e "rigenerata" con un procedimento elettro-chimico.

Questi vari tipi di moduli potrebbero avere "colori standard", prese di corrente, numeri, lettere e codici a barre identificativi diversi, ed un circuito con un microchip che rivelasse la carica della batteria, le condizioni di salute della pila, la targa degli ultimi utenti ed eventuali scuotimenti o urti ricevuti dalla pila (rivelati con accelerometri inseriti nella batteria).

Il rischio di commettere errori nel loro utilizzo sarebbe inferiore a quello di scambiare i vari tipi di benzina (con o senza piombo, diesel) oppure di caricare benzina dal erogatore corretto, connesso al giusto deposito, ma caricato dal benzinaio con carburante scadente o diverso da quello indicato... in fondo si tratta sempre di elettroni, ed i circuti elettronici dell'auto elettrica possono misurare il voltaggio e l'amperaggio disponibili !

[modifica] Autonomia prima della ricarica

La effettiva autonomia di un BEV dipende sia dal numero e dal tipo di batterie utilizzate sia dalle prestazioni richieste dal guidatore del veicolo. Il peso e la tipologia del veicolo hanno ugualmente un forte impatto esattamente come avviene per la autonomia dei tradizionali veicoli a benzina. Le batterie utilizzate sono usualmente le normali batterie al piombo-acido che sono facilmente reperibili e poco costose. Con questo tipo di batterie si raggiungono normalmente autonomie comprese tra 30 e 80 km. E' possibile produrre Auto Elettriche funzionanti con batteria al piombo-acido con autonomia di 130 km per ogni ricarica. Le batterie al NiMH hanno una più alta densità di energia e possono consentire auonomie dell' ordine dei 200 km. Le Auto Elettrche equipaggiate con le nuove Batterie al Litio consentono autonomie dell'ordine di 400-500 km. ^[11] E' compito dei diversi produttori di Auto Elettriche trovare il corretto bilanciamento tra i livelli di autonomia, peso, tipologie di batteria e costo. La autonomia di una Auto Elettrica può essere aumentata del 50% utilizzando un sistema di ricarica automatica in fase di frenaggio.

Le Auto Elettriche possono agganciare speciali carrelli per poter funzionare come Veicoli Ibridi quando si renda necessaria una grande autonomia senza aggravio di peso quando tale maggiore autonomia non sia richiesta. I veicoli di questo tipo divengono di fatto veicoli a combustione interna quando utilizzano il carrello, consentendo così una molto più ampia utonomia solo quando necessaria.

[modifica] Durata delle batterie

Le singole batterie sono di solito raggruppate in grandi gruppi-batteria di vario voltaggio e ampere-ora di capacità per ottenere l'energia elettrica richiesta. La durata delle batterie dovrebbe essere considerata quando si calcola il costo totale, dato che le batterie si consumano e devono essere sostituite tutte. La frequenza alla quale esse si esauriscono dipende da numerosi fattori.

Nell'utilizzo quotidiano in strade di città e campagna, alcuni dei veicoli Toyota RAV4 EV, utilizzanti batterie NiMH, hanno avuto durate operative eccedenti i 160.000 km, con poca o nessuna degradazione della capacità di carica e del voltaggio fornito nell'ambito del loro tragitto quotidiano. ^[12] Quoting that report's concluding assessment:

[modifica] Sicurezza

Per approfondire, vedi la voce Sicurezza automobilistica.

[modifica] Hobby, conversioni, modding, e corse

Bob Schneeveis demonstrates his Silver Sofa hobbyist BEV at the 2005 33rd annual Silicon Valley Electric Automobile Association's Stanford Electric Car Rally.

The Silver Sofa can spin in place and is charged by solar panels. It is intended for use at off–road events such as Burning Man

Il professore giapponese Hiroshi Shimizu della "Faculty of Environmental Information" nella Keio University ha creato la "limousine del futuro": la Eliica (Electric Lithium Ion Car) che marcia su otto ruote motrici con motori a hub da 55 kilowatt, per una potenza totale di 470 kilowatts e zero emissioni. La Eliica ha una velocità massima di 190 Km/h, ed una autonomia massima di 320 kilometri (alimentata da batterie litio-ione). (video nel sito www.eliica.com) Comunque, i modelli attuali costano circa $300.000 US, di questi la metà del costo è costituito dalle batterie.

[modifica] Futuro dell'automobile elettrica a batteria

Il futuro delle auto elettrice a batteria dipende principlamente dal costo e dalla disponibilità di batterie con alta densità energetica, capacità di fornire picchi di potenza, lunga vita utile, ed altri aspetti come motori più leggeri ed economici, controllo elettronico dei motori, della trazione e delle ruote indipendenti, ruote sterzanti in modo diverso alle alte e basse velocità, caricabatterie che siano teconologicamente ed industrialmente maturi e competitivi nei costi con i molti componenti dei motori a combustione interna.

Gli accumulatori Li-ion, Li-poly e la pila zinco-aria hanno dimostrato di possedere densità energetiche sufficientemente elevate per fornire un raggio decente e tempi di ricarica comparabili a quelli del riempire di benzina i serbatoi dei veicoli convenzionali.

Mentre ai veicoli ibridi si applicano molti dei ritrovati tecnici sviluppati all'inizio per le vetture elettriche a batteria, gli ibridi non vengono considerati BEV. Lo sviluppo e la produzione di veicoli ibridi stanno, comunque, migliorando il costo e le prestazioni delle batterie, dei motori elettrici, dei caricatori, e del controllo elettronico dei motori, questi progressi porteranno aiuti allo sviluppo dei BEV e dei veicoli ibridi plug-in (PHEVs). Dal momento che la ricerca sulle vetture ibride le renderà sempre più progredite, possiamo aspettarci che la vita utile delle batterie, la capacità di carica e la densità energetica di picco miglioreranno e che il loro motore a combustione interna verrà usato sempre di meno (forse solo nei grandi spostamenti).

[modifica] Programma CalCars della Davis University in California

Un programma non-profit, noto come California Cars Initiative, or "CalCars" sviluppato dalla University of California, Davis, ha trasformato automobili ibride Toyota Prius per farle funzionare come veicoli elettrici plug-in (PHEV), tramite l'istallazione di accumulatori addizionali e modificazioni al software di controllo.

Questi veicoli funzionano come vetture elettriche pure per viaggi corti, traendo la loro carica da caricatori elettrici nelle case e nei luoghi di lavoro. Per viaggi più lunghi il veicolo si comporta come un ibrido. Alcuni prototipi di trasformazione che usano batterie piombo-acido sono attualmente in uso. Si spera che i veicoli prodotti industrialmente impieghino batterie molto più avanzate. La CalCars attualmente sollecita la donazione di ulteriori veicoli e fondi per lo sviluppo dei loro progetti.

[modifica] Presto le auto elettriche si diffonderanno ?

Molti annunci di pre-produzione di modelli elettrici da parte dei maggiori costruttori, suggeriscono la possibilità che molto presto vi sia un improvvisa espansione nella disponibilità di veicoli elettrici di uso generale, adeguate all'uso quotidiano sulle strade esistenti in condizioni di traffico misto:

• Ci sono voci che la General Motors stia sviluppando un ibrido "plug-in", che potrebbe essere pronto in tempo per la mostra di Detroit nel gennaio del 2007.^[13]

• La ditta giapponese Mitsubishi si è impegnata per creare una linea di prodotti a "flessibilità energetica" basati sul minivan Colt, con motori all'interno delle ruote che possono essere alimentati da batterie elettrriche (BEV), come un ibrido, oppure come un veicolo a pila a combustibile. ^[14]

• La Subaru potrebbe accelerare lo sviluppo del prototipo R1e. Previsto inizialmente per la produzione nel 2007, poi posticipato al 2010, sarà accelerato in conseguenza degli alti costi del petrolio, dei progressi nella tecnologia delle batterie, e per l'interesse del mercato mondiale. La grande maturità tecnologica degli accumulatori al litio svilupati dai laboratori Subaru é evidenziata da un accordo di scambi tecnologici con la Toyota, che condividerà il metodo "Hybrid Synergy Drive" degli ibridi Prius e Camry (per inserirlo in un sport-SUV 4WD turbocompresso) in cambio della tecnologia delle batterie del R1e (da inserire nella prossima generazione di Prius del 2007). (vedi prossimo paragrafo).

• Vi sono indiscrezioni della Toyota che la prossima generazione delle Prius posa avere batterie al Litio-ione ed un raggio di nove miglia "furtivo" per riuscire a raggiungere le 110 MPG (miglia per gallone) in condizioni appropriate, suggerendo anche la possibilità in futuro di un veicolo elettrico "plug-in" Prius. Il 18 luglio del 2006, la Toyota annuncia di avere "piani per sviluppare un veicolo ibrido che circolerà a livello locale (in città ?) grazie a batterie ricaricate da una classica presa a 120-volt, per attivare in seguito un motore a benzina più adatto a lunghi tragitti veloci."^[15]

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[modifica] Annunci di immissione in produzione

I recenti modelli di VE sono stati annunciati come di prossima produzione:

• Tesla Roadster presentata nell 2006 negli USA, progettata dalla neonata Tesla Motors e Lotus Cars. Da 0 a 100 Km\h in 4 secondi; La casa ha già annunciato la totale vendita del proprio parco macchine per tutto il 2007. È inoltre in progettazione avanzata una berlina per il consumatore medio.

• La Mitsubishi, costruttore giapponese, ha annunciato l' 11/5/2005 che comincerà la produzione sperimentale dello MIEV (Mitsubishi In-wheel Electric Vehicle.) Flotte aziendali per i test, arriveranno nel 2006 ed alcuni modelli di production su scala industriale saranno disponibili nel 2008. La prima auto da testare, sarà una Colt EV, e si prevede un autonomia di 150 km, con accumulatori litio-ione e motori nelle ruote. Il prezzo previsto per una MIEV negli USA, sarà di circa 19.000 $. [1] [2].

[modifica] Lista dei prototipi più recenti

I prototipi più recenti di veicolo elettrico includono:

• Cree SAM
• Eliica (Electric LIthium-Ion Car) progettato da un team della Keio University di Tokyo, guidato dal Prof. Hiroshi Shimizu.
• Ford E-Ka
• Lexus EV (Mostrata nel film Minority Report)
• Maya-100: Li-ion batteria a "super"-polimero; autonomia di 360 Km (annuncio nella electrovaya.com)
• Mitsubishi Colt EV: batteria Li-ion, motori nelle ruote (annoucement at media.mitsubishi-motors.com)
• Pininfarina Ethos II
• Renault EV Racer
• Solectria Sunrise
• Subaru R1e (announcement at msnbc.msn.com)
• Suzuki EV Sport
• Volvo 3CC: Three seater with lithium ion batteries (announcement at volvocars-pr.com)
• Smart fourtwo EV:(announcement at www.smart.com, [3])

[modifica] Controversia

[modifica] Argomenti dei difensori dell'auto elettrica

I sostenitori dell'auto elettrica affermano che:

• Le vetture elettriche riducono la dipendenza dal petrolio (che come merce importata danneggia la bilancia commerciale).
• Le V.E. non risentono della volatilità dei prezzi del petrolio, spesso manipolati da produttori e distributori esclusivamente a loro vantaggio.
• Le V.E. riducono i costi energetici dei veicoli fino al 90%
• Le V.E. ricuperano circa il 15 % dell'energia totale spesa con il sistema a ricarica da frenata (sistema ReGen)
• Le V.E. hanno molta più coppia ed accelerazione da zero rispetto ad una macchina a benzina ICE (a parità di potenza installata) ed hanno una curva della coppia piatta.
• Le V.E. possono mitigare il riscaldamento globale (specialmente se la loro energia viene prodotta con l'eolico, l'idroelettrico o il nucleare).
• Le V.E. sono meno rumorose rispetto alle auto con motore a combustione interna.
• Le V.E. non producono fumi nocivi, come CO, CO₂, NOx, idrocarburi incombusti e particolato.
• Le V.E. non necessitano della costosa marmitta catalitica in platino, che polverizzandosi, disperde polveri sottili ed altre particelle potenzialmente cancerogene.
• Le V.E. sono più adatte per i viaggi corti in città e per il pendolarismo corto (meno di 200 Km), ma sostituendo rapidamente le batterie si possono fare viaggi anche molto lunghi. Inoltre l'autonomia senza sostituzione, si estende fino a 500 Km con le batterie Li-Ion o Zinco-aria.
• Per utenze isolate (p.es di campagna) con capacità di generazione elettrica (cogenerazione, fotovoltatico, microturbine nei fiumi e cascate) il rifornimento elettrico è molto più sicuro e conveniente rispetto ai viaggi alle stazioni di benzina.
• Gran parte delle spese di manutenzione, come il cambio dell'olio, ispezioni sull'inquinamento (bollino blu), la sostituzione del liquido del radiatore, e molte piccole riparazioni ed aggiustamenti sono ridotte o completamente eliminate, riducendo significativamente i costi di possesso.
• Le vetture elettriche possono fornire la potenza necessaria ad una roulotte o camper, per alimentare per qualche tempo elettrodomestici e condizionatore, ed in casi di emergenza possono fornire elettricità anche alle abitazioni.
• Anche se alimentate da elettricità provenienti da impianti elettrici che bruciano il carbone, sono molto più efficienti energeticamente (E complessivamente, molto meno inquinanti, se le centrali a carbone impiegano processi di intrappolamento della CO2) rispetto alle automobili che bruciano benzina. Rispetto ai diesel sono marginalmente più efficienti e molto meno inquinanti.
• Sotto il punto di vita della sicurezza automobilistica le vetture elettriche sono più sicure perché meno tendenti ad incendiarsi dopo uno scontro (eccetto quelle con batterie Li-ion).

[modifica] Argomenti dei detrattori dell'A.E.

[modifica] Voci correlate

Electric scooter at the 2005 Vancouver EV gathering

• Auto ibrida
• Autostrade automatizzate
• Barca elettrica
• Biodiesel
• Economia a idrogeno
• Economia allo zinco
• Futuro dell'automobile
• Gasohol
• General Motors EV1
• Produzione di veicoli elettrici
• Toyota Eliica
• Veicolo elettrico
• Veicolo ibrido
• Veicolo tri-ibrido
• Zero Emissions Vehicle
• Chi ha ucciso l'auto elettrica?

[modifica] Fonti

• 4-wheel drive electric hybrid Super Mini (Mini QED) at http://www.pmlflightlink.com/
• (EN) Electric vehicle sulla wikipedia in inglese

[modifica] Film dove si nota chiaramente l'utilizzo di auto elettriche

• Gattaca, film di fantascienza del 1997 (regia di Andrew Niccol).
• Minority Report, film di fantascienza del 2002 (regia di Steven Spielberg).

[modifica] Collegamenti esterni

• Articolo che confronta vari tipi di accumulatore per l'auto elettrica da www.integrati.com
• Accumulatori elettrici litio-ione sulla Fiat-600 "Elettra" (tratto da Centro Ricerche Fiat)
• Edison: mobilità sostenibile a Milano con le batterie zinco-aria articolo da Expofairs
• Motorino cinese alimentato con pile zinco-aria da www.kensan.it
• ZinCar: le batterie zinco-aria migliorano l'ambiente in città da Euromobility

• (EN) Ad Alameda, in California, un veicolo con pile zinco-aria della ditta tedesca Kummerow GMBH supera i 1600 Km di autonomia !
• (EN) Who Killed The Electric Car
• (EN) AVERE - European Electric Road Vehicle Association
• (EN) CBEV - Campaign for Battery Electric Vehicles (UK based)
• (EN) CITELEC - Association of cities interested in electric vehicles
• (EN) Electric Auto Association
• (EN) Electric Car Society
• (EN) Electric Drive Transportation Association
• (EN) SUBAT: life cycle assessment of electric vehicle traction batteries
• (EN) Plug in America - promozione dei BEV e PHEV
• (EN) Una confereza stampa del CEI dichiarando che furono i consumatori, non l'industria dell' automobile ad "uccidere" i BEV
• (EN) Il veicolo elettrico più veloce del mondo, il "KAZ"/Eliica

[modifica] Brevetti

• U.S. Patent 523354, E. E. Keller, Electrically Propelled Preambulator
• U.S. Patent 594805, Hiram Stevens Maxim, Motor vehicle
• U.S. Patent 772571, H. S. Maxim, Electric motor vehicle

[modifica] Ultime notizie

• (EN) La ditta Altairnano stà consegnando la sua prima batteria NanoSafe in settembre, alla Phoenix Motorcars per inserirla un sedan elettrico (24 agosto 2006).
• (EN) NOW on PBS presenta un intervista in streaming-TV via internet con Chris Paine, regista di "Who Killed the Electric Car", così come anche una cronistoria dell'auto elettrica, alcune opinioni da un esperto in trasporti riguardi il carburante alternativo, ed una intervista con un attrice sostenitrice delle vetture elettriche:

	«Quando si ebbe l'inquinamento per l'affondamento della petroliera Exxon Valdez nel 1989, ero molto amareggiata. E poi mi dissi allo specchio: 'Hey Alexandra, tu sei parte del problema, tu acquisti benzina tutti i giorni !' Allora decisi che Io non volevo essere una parte del problema, e quindi comprai la mia prima auto elettrica pochi mesi dopo»
	(Alexandra Paul, attrice di Baywatch )

• (EN)  : I clienti volevano l'auto elettrica, ma i costruttori hanno "staccato la spina" articolo del San Francisco Chronicle del 24 aprile 2005
• (EN) L'aria che respiriamo, le auto che guidiamo, 2004
• (EN) The Electric-Car Slide, 22 ottobre 2003
• (EN) Slim Fit For The Freeways 2 ottobre 2003

Il mondo dei trasporti (Guarda anche il Portale Trasporti).

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