Mobilità Elettrica

Stiamo vivendo una straordinaria rivoluzione in materia di energia e di mobilità, e la mobilità elettrica (in inglese e-Mobility) è uno dei fenomeni chiave che sta guidando questa trasformazione.

Ma cos'è la e-Mobility?

Per definizione, la e-Mobility è un sistema di trasporto basato su veicoli elettrici (in inglese Electric Vehicles, in breve EVs) ovvero veicoli azionati da una trasmissione elettrica alimentata da batterie ricaricabili o da una fonte di energia elettrica portatile ricaricabile come una cella a combustibile o pannelli solari fotovoltaici.

Le prime autovetture comparvero nella prima metà del 19° secolo ed erano azionate da una trasmissione meccanica alimentata con il vapore o da una trasmissione elettrica alimentata da batterie ricaricabili. Bisogna aspettare la fine del 19° secolo per vedere i primi veicoli con motore a combustione interna (in inglese Internal Combustion Engine Vehicles, in breve ICEVs) alimentati con il petrolio o l’alcol.

Come è noto, ci fu una intensa competizione tra questi diversi tipi di veicoli, che sappiamo com’è finita: la supremazia del ICEV a benzina e la rapida scomparsa delle altre tipologie di veicoli, compresa l’auto elettrica.

La sconfitta dell’auto elettrica fu dovuta a diverse ragioni.

A causa della rudimentale tecnologia delle batterie, il veicolo elettrico aveva una scarsa autonomia e non era assolutamente in grado di percorrere le stesse distanze raggiunte dall’auto a benzina.

Inoltre, a quei tempi le reti elettriche non avevano una diffusione capillare come oggi, e il loro potenziamento avrebbe richiesto molto più tempo e risorse rispetto alla costruzione di una rete di stazioni di rifornimento di benzina.

Poi si aggiunga che con la tecnologia dell'epoca ricaricare le batterie richiedeva molto più tempo rispetto ad un rifornimento di benzina.

Infine, la produzione in serie di auto, che in quegli anni stava prendendo piede, rendeva molto più accessibile l’auto a benzina. In sintesi, l'autonomia di movimento di un auto elettrica era molto limitata e c'erano complessi ostacoli da superare per migliorarla, cosa che invece non accadde all'auto a benzina, e come ben sappiamo quest'ultima alla fine ha dominato il mercato dei veicoli da trasporto fino ad oggi.

Tuttavia, decenni di ricerca e sviluppo nel campo dei sistemi di accumulo di energia e dell'elettronica hanno contribuito a riportare in primo piano il veicolo elettrico. Ora disponiamo di EVs a prezzi accessibili, con una autonomia di oltre 300 km e con tempi di ricarica inferiori ai 60 minuti.

Il veicolo elettrico presenta numerosi vantaggi rispetto al ICEV a combustibili fossili, tra cui i più importanti sono:

• sostenibilità
• efficienza
• convenienza
• economicità

 

Sostenibilità

La principale ragione per la transizione alla e-Mobility è che il EV non ha emissioni inquinanti dal tubo di scarico, e questo significa riduzione dell'inquinamento dovuto al biossido di carbonio, agli ossidi di zolfo, agli ossidi di azoto e alle polveri sottili, e quindi migliore qualità dell'aria nelle nostre città.

Inoltre, quando il veicolo elettrico viene ricaricato con l'elettricità generata da fonti di energia rinnovabile, come ad esempio turbine eoliche o pannelli solari fotovoltaici, anche le emissioni inquinanti dovute alla produzione di energia elettrica sono pari a zero.

Il veicolo elettrico svolge un ruolo chiave anche nella transizione verso un sistema energetico basato su energie rinnovabili.

Come sappiamo, il principale collo di bottiglia per la diffusione delle fonti di energia rinnovabile è la “non programmabilità” nella produzione di energia, che comporta la necessità di utilizzo di sistemi di stoccaggio di energia. Ebbene, poiché il EV è essenzialmente una grande batteria su ruote, allora può essere utilizzato per immagazzinare l'energia rinnovabile in eccesso, per esempio l'energia solare fotovoltaica in eccesso durante il giorno.

In futuro, c'è un'altra funzione che il EV è in grado di assolvere, chiamata Vehicle-To-Grid o V2G. In pratica, quando la rete è sovraccarica durante le ore di punta, il EV può supportare la rete con l’energia immagazzinata nella sua batteria ovvero con la sua fonte di energia elettrica.

 

Efficienza

Per confrontare tra loro diverse tecnologie propulsive, sia dal punto di vista dell'efficienza del mezzo di trasporto che del rendimento della tecnologia che permette di ottenere il carburante ed il vettore energetico usati, si utilizzano diversi indici, tra cui il Well-To-Wheel (WTW) e il Tank-To-Wheel (TTW).

L’indice WTW considera la quantità di carburante usata per muovere un veicolo per una determinata distanza, l'energia necessaria per l'estrazione e l’eventuale trasformazione di quella quantità di carburante (ad esempio il petrolio deve essere lavorato e raffinato per essere usato nei veicoli) e il costo in termini energetici per il trasporto di quella quantità di carburante fino al serbatoio del veicolo. Quindi considera tutta l'energia consumata per muovere un veicolo per una certa distanza a partire dall'estrazione del carburante necessario.

L'indice Tank-To-Wheel (TTW) invece misura l'energia totale spesa per muovere un veicolo per una certa distanza, ovvero misura il carburante necessario per muovere un veicolo per una determinata distanza.

Studi dimostrano che l'efficienza Tank-To-Wheel di un EV è circa pari al 85%, che è molto più alta di quella di un ICEV che è pari al 25%, e questo dimostra che le prestazioni della trasmissione elettrica sono di gran lunga superiori.

Inoltre, il EV ha un'efficienza Well-To-Wheel del 35%, ovvero circa il 50% in più dell'efficienza Well-To-Wheel del ICEV che è quasi pari al 22%. Questo oltre a dimostrare la migliore efficienza della mobilità elettrica ha anche un'importante conseguenza sull'ambiente. E' stato calcolato infatti, con riferimento al ciclo WTW, che il veicolo elettrico ha minori emissioni di gas serra rispetto al ICEV a combustibili fossili indipendentemente dal tipo di produzione di elettricità, cioè anche se l’energia elettrica è generata con il carbone al 100%. Si tenga presente inoltre che è più facile gestire le emissioni di gas serra da una centrale elettrica a carbone o diesel poiché le emissioni provengono da un'unica fonte.

Quindi, il veicolo elettrico nel complesso è più efficiente ma anche più salubre e rispettoso dell'ambiente del ICEV a combustibili fossili.

 

Convenienza

Il EV non ha ingranaggi e quindi è molto più facile da guidare rispetto al ICEV.

Inoltre, la mancanza di un motore a combustione interna e di trasmissioni meccaniche rende il EV molto più silenzioso rispetto al ICEV, specialmente a basse velocità.

Poi c'è l'indubbio vantaggio di poter ricaricare un EV a casa ogni volta che lo si desidera, proprio come ricaricare uno smartphone, e ciò offre la comodità di non dover andare ad una stazione di ricarica.

In generale, il EV ha un numero molto inferiore di componenti e una trasmissione più semplice rispetto al ICEV, quindi richiede pochissima manutenzione - gli unici componenti che devono essere manutentati sono solo parti meccaniche come cuscinetti e freni.

 

Economicità

Attualmente, il prezzo di acquisto di un'auto elettrica è più alto di quello di un ICEV tuttavia il costo totale di proprietà (in inglese Total Cost of Ownership, in breve TCO) di un EV è nettamente inferiore a quello di un ICEV, a causa dei minori costi di manutenzione, carburante più economico (ad es. elettricità), nonché tasse più basse e sussidi pubblici. Ebbene, secondo numerosi studi, il livello del TCO del EV è tale da rendere quest’ultimo molto più economico del ICEV, nonostante l’elevato prezzo di acquisto.

Anche se i veicoli elettrici hanno molti vantaggi, ora si trovano di fronte ad alcuni problemi tecnici ed economici che ne limitano ancora la diffusione.

In primo luogo, i veicoli elettrici richiedono lunghi tempi di ricarica - intorno ai 60 minuti, che sono molto più lunghi dei 2 minuti necessari per riempire un serbatoio di carburante.

Secondo, l'infrastruttura di ricarica è limitata. Ci sono Paesi in cui le stazioni di ricarica sono abbastanza diffuse e aumentano costantemente, e Paesi, come l'Italia, in cui le stazioni di ricarica sono distribuite a macchia di leopardo e limitate solamente ai luoghi pubblici e lungo le autostrade.

Infine, il costo delle batterie è ancora alto, e questo costringe i produttori di auto elettriche a dotare i propri veicoli di una ridotta capacità di storage e quindi a limitarne l'autonomia.

In conclusione, il veicolo elettrico presenta numerosi vantaggi rispetto al ICEV a combustibili fossili tuttavia ha ancora degli aspetti da migliorare, sia tecnici che economici, per poter superare le ultime barriere che ne ostacolano la diffusione.