L’AUTO ELETTRICA L'auto elettrica è un veicolo con motore elettrico che utilizza l'energia chimica che viene immagazzinata in un "serbatoio" energetico.

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1 L’AUTO ELETTRICA L'auto elettrica è un veicolo con motore elettrico che utilizza l'energia chimica che viene immagazzinata in un "serbatoio" energetico costituito da una o più batterie ricaricabili. I veicoli elettrici utilizzano motori elettrici in sostituzione, o in aggiunta al motore a combustione interna. Autori: Bonacina e Losa, 3°C, ISIS Romagnosi di Erba (CO)

2 Veicoli elettrici puri ed "auto ibride"
I veicoli che utilizzano sia motori elettrici che motori a combustione interna (ICE: Internal combustion engine) sono noti come ibridi. I veicoli elettrici più diffusi sono automobili, piccoli autocarri, biciclette motorizzate, scooter elettrici, veicoli per campi da golf, carrelli elevatori e veicoli simili. 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 né vapor d'acqua e, complessivamente, producono un inquinamento praticamente nullo se riforniti con energia prodotta da fonti rinnovabili. I veicoli elettrici hanno buone prestazioni in accelerazione, tali da superare i veicoli convenzionali alimentati a benzina. I nuovi modelli possono viaggiare per centinaia di chilometri con una sola carica, anche dopo km di impiego delle stesse batterie. I veicoli elettrici, riducendo la dipendenza dal petrolio, potrebbero rallentare il riscaldamento globale (attenuando l'effetto serra), sono più silenziosi rispetto ai motori a combustione interna e non producono fumi nocivi. Come svantaggi si ha: limitata autonomia tra le ricariche tempo di ricarica scarsa durata delle carica delle batterie 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 sono un fai-da-te di veicoli con motore a combustione interna, eseguiti da hobbisti, dal momento che una produzione industriale è praticamente inesistente. I maggiori costruttori di automobili USA sono stati accusati di aver deliberatamente sabotato i loro sforzi per la produzione di veicoli elettrici.

3 Costi operativi ed assicurativi
I veicoli elettrici (negli USA) hanno dei costi operativi che variano tra 1 e 2 centesimi di euro per chilometro, mentre i veicoli tradizionali a benzina hanno costi operativi maggiori da circa 4 a 6 volte tanto. 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. I veicoli elettrici a batteria hanno un vantaggio nel riciclaggio di parti dell'auto dopo gravi incidenti stradali. A differenza dei componenti dei motori a benzina, che tendono ad incendiarsi i componenti delle celle a batteria tendono a mantenersi integri e funzionanti per poter essere recuperati e riutilizzati. Dal momento che non hanno materiali infiammabili, possono essere considerati veicoli molto più sicuri in caso di incidente, ed anche con molte parti 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. Esistono attualmente assicurazioni che per la semplice RCA propongono uno sconto dl 50% e più rispetto al pari modello ad benzina/diesel.

4 Efficienza energetica ed emissioni di anidride carbonica
Le vetture elettriche di serie o convertite tipicamente consumano da 0,11 a 0,23 kWh/km. 1/3 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. Le emissioni di anidride carbonica (CO2) sono utili per confrontare i consumi rispettivi della via elettrica e di quella a combustione interna. Questi confronti includono la produzione di energia, la distribuzione, la ricarica delle batterie, ed i vari tipi di perdite generate dai veicoli (attrito, ecc.). La resistenza aerodinamica ha una grande importanza nel determinare l'efficienza energetica, particolarmente alle alte velocità già partendo dai 40Km/h e le vetture elettriche abbisognando di un minor raffreddamento hanno pertanto feritoie sulla carrozzeria di minor o nullo impatto con l'aria. Impatto che poi abbisogna di dispositivi aerodinamici vari (es.: alettoni) per tenere la vettura sulla strada che consumano energia. Bisogna puntualizzare che non è calcolato il fattore che il motore elettrico è più performante alle velocità variabili e di consumo zero nei casi di fermo/stop, ovvero la condizione normale di marcia di qualunque veicolo.

5 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. Una grande differenza tra i veicoli BEV ed ICE rispetto al tempo di vita consiste nel fatto che i primi utilizzano la elettricità al posto di combustibili liquidi. Qualora l'elettricità fosse generata a partire da fonte rinnovabile ciò 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, ma mai l'unica fonte) Il vantaggio relativo dei veicoli elettrici è sostanzialmente ridotto. Ne deriva che lo sviluppo di sorgenti di energia che non emettano CO2 è necessaria ridurre la emissione totale netta dei veicoli elettrici mentre è impossibile avere benefici nella riduzione per i veicoli ad benzina/diesel. Un'altra importante differenza tra i veicoli elettrici e quelli a combustione interna consiste nell'utilizzo di consistenti batterie di accumulatori. I moderni accumulatori hanno dimostrato di poter superare in durata gli stessi veicoli elettrici su cui sono installate. I veicoli BEV, non essendo dotati di motore che brucia combustibile liquido e dei conseguenti apparati necessari al suo funzionamento, sono enormemente più affidabili e richiedono una manutenzione estremamente minima. 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.

6 Batterie Prototipi di batteria a polimeri a ioni di litio da   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 porterà ad un enorme 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.

7 Carica, sostituzione e durata delle batterie
Le batterie delle vetture elettriche devono essere ricaricate periodicamente. 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, il gas naturale, altre fonti rinnovabili o, infine, nei paesi in cui è previsto l'uso, l'energia nucleare. Le batterie possono essere ricaricate mentre il veicolo viene guidato grazie al freno rigenerativo. Sono anche state sperimentate alcune fonti di energia ausiliarie, come la cella fotovoltaica sul tetto della vettura. Nell'auto ibrida l'elettricità può essere prodotta da un generatore mosso da un motore a combustione interna. 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, in Italia, è comunemente di 6kW, ma si potrebbe evidentemente utilizzare correnti più alte. Una alternativa alla ricarica (ed ai suoi lunghi tempi) è quella di sostituire rapidamente le batterie di accumulatori scarichi con altre già 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 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 kg 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. Ma il costo totale di tale operazione si rivela molto antieconomico rispetto alla più semplice ricarica. Le singole batterie sono di solito raggruppate in grandi gruppi a vario voltaggio e capacità per ottenere l'energia richiesta. La durata delle batterie dovrebbe essere considerata quando si calcola il costo di investimento, dato che le batterie si consumano e devono essere sostituite. Il decadimento delle batterie dipende da numerosi fattori, anche se si stanno progettando batterie che durano di più dello stesso veicolo.

8 Alimentazione dell'auto elettrica dalla colonnina
L'alimentazione di corrente dalla "colonnina" all'auto può avvenire in due modi: Per via conduttiva, in pratica una presa di corrente più o meno normale, che attraverso un trasformatore ed un raddrizzatore fornisce alla batteria l'energia necessaria alla ricarica. Per via induttiva, in cui l'avvolgimento primario (adeguatamente protetto) viene inserito in una fessura del veicolo, dove si accoppia con l'avvolgimento secondario. Con una connessione di questo tipo si elimina il rischio di folgorazione dal momento che non vi sono parti accessibili sotto tensione.