Tecnologia

Petronas
Così migliorerà il raffreddamento delle batterie

Petronas
Così migliorerà il raffreddamento delle batterie
Chiudi

Nessuno ci pensa, ma la rivoluzione nel mondo delle auto che si sta compiendo con il passaggio all’elettrico è molto più profonda ed estesa di quanto si creda. Il lancio sul mercato di una nuova auto elettrica, infatti, è solo la punta di un iceberg tecnologico che al grande pubblico è per lo più sconosciuto. Prendiamo, per esempio, le batterie di elettriche e ibride. In Cina se ne producono ogni anno un migliaio di GWh (gigawatt/ora) che basterebbero per costruire più di 27.000 Tesla Model S ogni santo giorno (e ancora devono essere avviate le gigafactory di Volkswagen e Tesla). E se è vero che nel 2019 oltre il 97% delle auto vendute al mondo ha ancora un “semplice” motore a combustione interna, c’è un grafico che voglio mostrarvi, “riservato” ma molto interessante, che mette insieme le proiezioni di vari enti fra cui Opec, British Petroleum, l’Agenzia Internazionale dell’Energia, Bloomberg, Exxon e altri. La fonte è Petronas, un altro protagonista dell’automotive molto impegnato nel motorsport (Campione del mondo di F1 2019 con la Mercedes) che pochi giorni fa ha tenuto un simposio per specialisti nella sua sede di Villastellone (TO).

grafico1

15 milioni di elettriche entro il 2030. Si sono spinti un po’ troppo in avanti arrivando fino al 2040? In fondo non sappiamo niente di preciso nemmeno per quel che riguarda le riserve di petrolio… Va bene, limitiamoci al 2030, quindi a dieci anni, che - ve lo assicuro – per un costruttore automobilistico è un orizzonte davvero breve. Per allora nei tre principali mercati (Europa, Cina e USA) si prevedono 15 milioni di elettriche all’anno, vale a dire il 27% dell’immatricolato in Europa (circa 4 milioni l’anno su 15 milioni), il 9% in USA (circa 1,6 milioni) e il 28% in Cina (10 milioni di unità). Immaginate che investimento c’è in ballo per soddisfare questa domanda? E qualcuno ancora pensa che la strada dell’elettrificazione sia solo una delle tante opzioni sul tavolo? Tornando al nostro iceberg, c’è chi si sta preparando per tempo a questo boom di elettriche affrontando una serie di aspetti tecnici neanche mi sarei immaginato, ma ho appreso partecipando al simposio Petronas.

grafico2

La temperatura è fondamentale. Per esempio, abbiamo sempre detto che le elettriche non hanno bisogno di manutenzione perché hanno pochissime parti in movimento. Vero, ma proprio come un motore a combustione interna, sia il powertrain elettrico sia le batterie hanno bisogno di essere raffreddati, perché l’aumento di temperatura incide moltissimo sul rendimento degli accumulatori, e mentre per un classico diesel la temperatura ideale dell’olio è intorno agli 80-90 gradi (un po’ meno per il liquido di raffreddamento), per i pacchi di batterie litio-ioni questo livello è letale. Ecco un altro grafico:

grafico3

Pochi gradi fanno la differenza. Qui stiamo un po’ scivolando sul terreno degli ingegneri, ma è facile vedere come il decadimento di una batteria sia tanto più rapido (in termini di cicli di carica e scarica e di capacità residua) quanto più ci si discosta dalla temperatura ideale che è fra i 20 e i 35 gradi (e in questo le batterie sono molto simili all’uomo). Quando hanno “freddo” (per esempio a -10°C) la loro resistenza interna cresce e l’autonomia può crollare anche dal 30%. Quando hanno “caldo” (oltre i 45 °C) non perdono km d'autonomia ma invecchiano precocemente. In sintesi, un’auto a batterie ha una gestione termica molto delicata, il costo è alto (fino al 25% del prezzo dell’accumulatore), e c’è un grosso problema da affrontare. Avete presente una pila? È fatta di molti strati di vari materiali, e all’esterno c’è sempre una rivestimento di contenimento, sia per le celle cilindriche (tipo quelle usate da Tesla) sia per quelle cosiddette “a tasca” (Audi e-tron). La corrente che va al motore elettrico genera parecchio calore all’interno della cella e per raffreddarla occorre far circolare nella cella del liquido a bassa temperatura (nei motori termici si usa un mix di acqua e glicol-etilene, che tutti chiamano “paraflu”). Ma non si può mettere un liquido normale all’interno di una pila, a meno di non voler scatenare un corto circuito, quindi il liquido deve circolare per forza di cose all’esterno delle batterie.

batterie-Audi-e-tron

I diversi sistemi di raffreddamento. L'Audi utilizza una specie di “tappeto” refrigerante sotto lo stack, come si può vedere nell'immagine qui sopra. La Tesla invece fa circolare il glicol-etilene fra un elemento cilindrico e l’altro, uno schema più costoso ma anche più efficiente dal punto di vista termico. Entrambi questi sistemi però non risolvono il problema alla radice, infatti i proprietari dalla guida più sfrenata riferiscono che sfruttando al massimo le performance dell’elettrico con molte “sgasate” (il termine non è corretto, ma avete capito) intervengono le protezioni termiche che limitano le prestazioni. Il raffreddamento ideale sarebbe quello che fa circolare il liquido all’interno della cella, quindi necessariamente una sostanza non conduttiva o, come si dice in elettrotecnica, un dielettrico. Beh, al momento questo liquido non è ancora disponibile industrialmente (Petronas ci sta lavorando, così come molti altri importanti fornitori automotive) ma la sua disponibilità, insieme ad una riprogettazione degli stack di batterie per avere una gestione termica più efficiente, potrebbe portare un miglioramento delle performance fra il 15 e il 20%. Questo in attesa delle batterie a stato solido, che sembrano però ancora un po’ lontane nel tempo e molto costose.

COMMENTI

  • mi associo ai complimenti per l'articolo e mi sorge una domanda (da ignorante): le elettriche hanno il "muso" quasi tappato perchè "si dice" non necessitino di un "radiatore" come i motori a combustione. perchè allora non "riaprono" le "mascherine" per gestire meglio il problema termico?
     Leggi risposte
  • Complimenti per l'articolo, davvero interessante fuori da ogni clichè . Quanto si parla di auto elettriche la maggior parte degli articoli si limita allo scatto 0-100 o alla autonomia. Ma i problemi che si devono affrontare nell'utilizzo giornaliero si sorvola completamente. Spero che a questo, ottimo articolo, seguano altri che facciano chiarezza sul peso delle batterie (in relazione ai kw stivati), i tempi di ricarica in relazione alla capacità degli accumulatori, il degrado delle stesse nel tempo, il pericolo di incendi ecc. Un saluto sentito
     Leggi risposte
  • FOTO


    VIDEO

    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/19479/poster_001.jpg Il crash test Euro NCAP della Range Rover Velar http://tv.quattroruote.it/news/video/il-crash-test-euro-ncap-della-range-rover-velar News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/19610/poster_001.jpg La Yamaha Sports Ride Concept diventa T40 http://tv.quattroruote.it/news/video/la-yamaha-sports-ride-concept-diventa-t40 News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/19600/poster_001.jpg LS+ Concept, l'autonoma secondo Lexus http://tv.quattroruote.it/news/video/lexus-ls-concept News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/19665/poster_001.jpg Apre Garage Italia Milano, il nuovo atelier di Lapo Elkann http://tv.quattroruote.it/news/video/apre-garage-italia-milano-il-nuovo-atelier-di-lapo-elkann News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/19688/poster_017.jpg Il making of del Calendario Pirelli 2018 http://tv.quattroruote.it/news/video/il-making-of-del-calendario-pirelli-2018 News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/20579/poster_005.jpg Ferrari 488 Pista, primo test a Fiorano! http://tv.quattroruote.it/news/video/ferrari-488-pista-primo-test-a-fiorano- News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/20600/poster_002.jpg Al volante della Porsche Mission E Cross Turismo http://tv.quattroruote.it/news/video/al-volante-della-porsche-mission-e-cross-turismo News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/21060/20181025_200301.jpg Primo incontro con la Volkswagen T-Cross http://tv.quattroruote.it/news/video/vw-t-cross-mp4 News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/22072/thumb mini 2.jpg Mini Clubman John Cooper Works: mai così potente http://tv.quattroruote.it/news/video/mini-clubman-john-cooper-works-mai-cos-potente News
    https://eclexiaedidomuscdn.azureedge.net/images/290/193/edidomus/thumbnails/videos/22535/2019-ford-mustang-mach-e-00312.jpg Ford Mustang Mach-E: ecco com'è http://tv.quattroruote.it/news/video/ford-mustang-mach-e-ecco-com- News

    Servizi Quattroruote

    quotazione

    Inserisci la targa e ottieni la tua quotazione

    Non ricordi la tua targa? Clicca qui

    logo

    assicura

    Assicurazione? Scopri quanto puoi risparmiare

    Trova il preventivo più adatto alle tue esigenze in 4 semplici passi!

    In collaborazione con logo

    finanziamento

    Cerca il finanziamento auto su misura per te!

    Risparmia fino a 2.000 €!

    In collaborazione con logo

    usato

    Cerca annunci usato

    Da a

    listino

    Trova la tua nuova auto

    Vuoi vedere il listino completo? Oppure Scegli una marca

    provePdf

    Scarica la prova completa in versione pdf

    A soli € 3,59 tutte le caratteristiche tecniche e le considerazioni di Quattroruote. Scegli la tua prova con un click!

    Cerca