Teoria dell'auto elettrica e Teoria dell'auto Ibrida Perchè decidere di acquistare un'auto elettrica ? Quali sono le differenze rispetto all'auto termica (con motore a scoppio)? Le differenze sono molteplici. Quella a cui pensiamo tutti subito, è l'inquinamento. Si dice e si pensa che l'auto elettrica non inquini, il che è ovviamente sbagliato. Anche l'auto elettrica inquina. Ma inquina meno, molto meno dell'auto termica. E, soprattutto, non inquina nel posto dove viene usata. Il problema del "dove" inquinare non è irrilevante. Le auto termiche, infatti, inquinano nel posto peggiore, ossia in aree densamente abitate. L'inquinamento da loro prodotto colpisce quindi un gran numero di persone. Se fosse possibile, per esempio, spostare tutto l'inquinamento delle auto termiche in una zona desertica, avremmo di molto ridotto il danno alla salute delle persone. Non l'avremmo ridotto del tutto, perchè sappiamo che molte delle conseguenze dell'inquinamento hanno in ogni caso un impatto globale. E' quindi importante combattere su due fronti. Primo, spostare l'inquinamento in aree meno densamente abitate. Secondo, aumentare l'efficienza per ridurre la quantità totale di inquinamento. L'auto elettrica utilizza energia elettrica per ricaricare le batterie. E la produzione dell'energia elettrica si basa in massima parte sui combustibili fossili (petrolio, carbone, gas). Quindi l'auto elettrica inquina perchè "consuma" indirettamente petrolio. Ma il consumo del petrolio avviene nel luogo dove l'energia elettrica viene prodotta, ossia nella centrale elettrica, normalmente lontano dai luoghi densamente abitati. Inoltre l'auto elettrica consuma molto, molto meno di un'auto termica. E' quindi in primo luogo una questione di efficienza. Con un litro di petrolio un'auto elettrica percorre molti più km della corrispondente auto termica.. Il rendimento di un motore elettrico (0,95) è clamorosamente maggiore di quello di un motore termico che può essere 0,25 per un benzina e 0,40 per un diesel. A questi rendimenti vanno aggiunti i rendimenti di 0,6 della generazione elettrica in centrale, ipotizzando una ottima centrale con recupero del calore, e di 0,75 per il trasporto dell'energia elettrica. Arriviamo ad un totale di 0,95 x 0,6 x 0,75 = 0,43 per il motore elettrico. Al ciclo energetico del motore termico va aggiunto un rendimento di 0,75 alla produzione (raffineria) e di 0,75 per il trasporto dalla raffineria alla pompa. Si arriva ad un rendimento totale di 0,40 x 0,75 x 0,75 = 0,225 per un motore diesel, e 0,25 x 0,75 x 0,75 = 0,14. Come si vede, il rendimento di un'auto elettrica (0,43) è molto superiore a quello di un motore diesel (0,225) e molto, molto superiore a quello di un motore benzina (0,14). Questi calcoli non tengono conto di almeno due fattori: Le auto elettriche meglio progettate possono utilizzare il recupero dell'energia in frenata ed in discesa. In pratica, invece di usare i freni tradizionali ad attrito (freni a disco, freni a tamburo) che trasformano l'energia cinetica in calore (sprecato), utilizzano il motore elettrico "al contario", ossia come generatore per ricaricare le batterie. In questo modo l'energia cinetica del veicolo (la velocità) viene trasformata in energia elettrica e recuperata. Si ho contemporaneamente un risparmio energetico dovuto al recupero di energia ed un risparmio ecologico dovuto alla mancata dispersione in atmosfera delle polveri dovute all'usura delle pastiglie o dei tamburi dei freni. Chiaramente i freni tradizionali vengano comunque utilizzati per le frenate d'emergenza particolarmente brusche, quando l'effetto frenante rigenerativo non è sufficiente.. A differenza dell'auto termica, l'auto elettrica NON CONSUMA quando è ferma in coda. Il motore termico, infatti, resta acceso anche quando siamo fermi al semaforo o in coda. E continua quindi a consumare e ad inquinare. Il motore elettrico, invece, consuma solo quando si muove. Questo effetto è difficilmente quantificabile, perchè dipende strettamente dal tempo in cui si resta in coda. Può però trattarsi di una differenza anche sostanziale, per coloro che usano l'auto soprattutto in città congestionate dal traffico. Infine possiamo aggiungere un altro elemento importante nella valutazione globale del rendimento. L'auto elettrica è pensata per essere tipicamente utilizzata di giorno e ricaricata di notte. Questa circostanza è esattamente complementare rispetto al ciclo di utilizzo delle centrali elettriche, che vengono sovraccaricate di giorno e girano quasi a vuoto di notte. I consumi elettrici, infatti, sono concentrati soprattutto durante le ore diurne. Le centrali devono essere dimensionate per il picco della richiesta, e quindi sono dimensionate per soddisfare la richiesta massima, quella diurna. Di notte la maggior parte delle industrie chiude e calano anche i consumi domestici. In queste circostanze le centrali elettriche si trovano ad essere sottoutilizzate. L'auto elettrica, quindi, caricando le batterie soprattutto di notte, andrebbe ad utilizzare quella energia che altrimenti sarebbe sprecata. Il vero grosso problema dell'auto elettrica è la scarsa autonomia e la difficile ricarica. Mentre l'auto termica, quando è scarica (serbatoio vuoto) deve solo trovare un distributore di carburante e fare il pieno in pochi secondi, l'auto elettrica nella sua accezione più comune deve invece trovare un punto di attacco alla rete elettrica (presa di corrente) a cui potersi collegare per il tempo necessario ad una sufficiente ricarica. Con le attuali batterie si va dalle due ore per una ricarica all'80% a 6-8 ore per la ricarica completa. Le prime auto elettriche avevano ingombranti caricabatterie esterni, come quelli che si vedono nelle officine auto o per la ricarica dei carrelli elevatori. Ma in tempi più recenti i caricabatterie sono stati riprogettati con l'ausilio dell'elettronica, e le dimensioni sono state talmente ridotte da poter essere montati direttamente a bordo dell'auto. In questo modo l'auto elettrica per ricaricarsi ha solo bisogno di una presa di corrente a 200V da 16A e di qualche ora di tempo. Teoria dell'auto elettrica e Teoria dell'auto Ibrida L'auto Ibrida è decisamente meno innovativa rispetto all'auto elettrica. In questa configurazione abbiamo SIA un motore termico CHE uno o più motori elettrici alimentati dalle batterie. Lo scopo del motore termico è duplice: 1 - Fornire energia per la ricarica della batteria mediante il generatore elettrico e per l'alimentazione diretta dei motori elettrici. 2 - Fornire energia meccanica DIRETTAMENTE alle ruote di trazione alle alte velocità ed in ogni caso quando viene richiesta la massima potenza. La configurazione ibrida ha quindi lo scopo di ottimizzare il consumo di carburante, non quello di azzerare l'inquinamento diretto. Le maggiori differenze dell'auto ibrida rispetto all'auto termica sono: Possibilità di viaggiare a batteria nelle situazioni di traffico congestionato. In questo modo si evita l'inquinamento dovuto al motore acceso in coda e ai semafori Possibilità di far funzionare il motore termico al suo regime ottimale per ottenere il massimo rendimento nella ricarica della batteria. Possibilità di sfruttare in frenata ed in discesa il motore elettrico per ricaricare le batterie, come per l'auto elettrica. Si ho contemporaneamente un risparmio energetico dovuto al recupero di energia ed un risparmio ecologico dovuto alla mancata dispersione in atmosfera delle polveri dovute all'usura delle pastiglie o dei tamburi dei freni. Certo, rimane il problema del basso rendimento globale del motore termico. Molta dell'energia viene infatti sprecata in quanto dispersa nell'ambiente sotto forma di calore. Il maggior vantaggio dell'auto ibrida rispetto a quella elettrica è che può essere utilizzata sia come auto elettrica nelle zone a traffico congestionato, che come auto termica nei lunghi viaggi. Inoltre con l'auto ibrida non si corre mai il rischio di restare a secco di energia elettrica, in quanto questa viene prodotta dal motore termico. Un'auto elettrica scarica deve infatti trovare un punto di attacco per ricaricarsi, ed ha bisogno di un tempo piuttosto lungo (almeno un paio d'ore) per effettuare la ricarica delle batterie. L'auto ibrida invece, come tutte le auto termiche, ha solo bisogno di trovare un distributore di carburante per fare il pieno in pochi secondi. Auto ibrida PLUG-IN L'auto ibrida standard (es: Toyota Prius) utilizza le batterie solo come appoggio per il motore termico, per consentire a questo di girare al suo regime ottimale. La carica delle batterie avviene quindi esclusivamente tramite il motore termico. Ma in California sono molto diffusi dei kit di trasformazione per aumentare la potenza del pacco batterie e per cosentirne la ricarica anche mediante connessione alla rete elettrica. Questa versione dell'auto ibrida viene chiamata PLUG-IN. In questo modo si aumenta l'autonomia del pacco batterie, che può arrivare fino a 50km senza richiedere l'intervento del motore termico, coprendo quindi il 90% delle esigenze di trasporto dell'utente medio nei suoi spostamenti casa lavoro. Viene in questo modo quasi del tutto abbattuto l'inquinamento diretto dovuto all'utilizzo del motore termico. La stessa Toyota ha annunciato il 18 luglio 2006 di avere alla studio una versione plug-in della sua Prius dotata di caricabatterie e di batterie al litio. Ma non si pensa che questa tecnologia sarà resa disponibile con la nuova versione prevista per il 2008. Il prezzo delle batterie al litio è ancora troppo alto e ci sono ancora da risolvere problemi di sicurezza dovuti all'alta temperatura raggiunta in ricarica dalle batterie. Link utili: Il sito di Sandro Kensan sull'auto elettrica: http://www.kensan.it/articoli/Auto_Elettrica_Teoria.php La voce Wikipedia sull'auto elettrica: http://it.wikipedia.org/wiki/Auto_elettrica La voce Wikipedia sull'auto ibrida http://it.wikipedia.org/wiki/Veicolo_ibrido La voce Wikipedia (inglese) sull'auto ibrida Plug-in http://en.wikipedia.org/wiki/Plug-in_hybrid