Tecnologia

Green Deal
Elettricità: manuale anti maltrattamento (dell'energia)

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Decarbonizzare: quella che è diventata la parola d’ordine di questi anni e di quelli futuri comporta, nel mondo dell’auto, una rivoluzione piena di dubbi e di insidie per gli automobilisti. Di fatto ha dato la via a diverse alternative ai classici motori a benzina e a gasolio, ognuna con pregi e difetti. Vediamole in breve, tenendo sempre a mente che, per una corretta valutazione dell’impatto in termini di emissioni climalteranti, non ci si dovrebbe fermare a considerare solo la fase di utilizzo della vettura (come fa attualmente l’Unione europea), ma il suo intero ciclo di vita, dalla produzione al riciclaggio.

Le ibride. Quella delle auto con due tipologie di motori, uno tradizionale e uno (o più di uno) elettrico che lavorano assieme o separatamente è di certo la categoria attualmente più popolata di modelli e di soluzioni tecniche. La tecnologia ibrida si declina infatti in vari modi, diversi per prestazioni e funzionalità.

Mild-hybrid. Il più semplice ed economico è l’ibrido mild: un motogeneratore alimentato a bassa tensione (da 12 a 48 volt) e azionato dal motore tramite una cinghia (o direttamente collegato all’albero a gomiti) consente di recuperare parte dell’energia cinetica che andrebbe sprecata nei rallentamenti, trasformandola in elettricità che viene temporaneamente immagazzinata in una batteria. Allo spunto successivo, la corrente viene inviata al motogeneratore che così eroga coppia motrice, alleggerendo il compito del propulsore convenzionale e quindi riducendo i consumi. Tale soluzione ha basso costo ma le prestazioni sono limitate e, inoltre, non consente la marcia col solo motore elettrico.

Full hybrid. In questo caso il motore elettrico è collocato a valle di quello termico e può essere separato da quest’ultimo tramite un’apposita frizione, incaricandosi così della propulsione della vettura per brevi tratti a velocità moderata (entro i 60-70 km/h in pianura) utilizzando l’energia recuperata in precedenza e inviata all’accumulatore del sistema, che ha taglia e capacità maggiori di quelle delle ibride mild. La tensione di lavoro del sistema è di qualche centinaio di volt, così da garantire prestazioni sufficienti in modalità elettrica. Le ibride full si dividono in tre tipologie diverse, secondo i flussi di potenza delle due componenti propulsive (termica ed elettrica). Quella in parallelo prevede che entrambi i motori provvedano alla trazione della vettura, insieme o separatamente; è la soluzione preferita dalle Case europee e coreane, e comporta la linearità fra il regime del motore termico e la velocità della vettura (al pari di ciò che accade sulle auto tradizionali). La tipologia in serie, invece, demanda al solo motore elettrico il compito della propulsione della vettura, mentre il termico, che è meccanicamente scollegato dalle ruote, si limita ad azionare un generatore che fornisce l’energia necessaria ad alimentare il motore elettrico. Tale schema, adottato per esempio dalla Honda, disaccoppia il regime di rotazione del motore dalla velocità dell’auto. Per migliorare il rendimento alle velocità autostradali, però, in tali condizioni l'endotermico viene incaricato di contribuire alla trazione: in tal caso il funzionamento è in serie/parallelo. Lo stesso schema è adottato dalle ibride Toyota e Lexus, che abbinano un benzina e due motori/generatori elettrici mediante un particolare ingranaggio, detto ruotismo epicicloidale. In marcia, l’effetto è simile a quello di una vettura con cambio a variazione continua di rapporti. Tutti i sistemi full hybrid consentono di ridurre in misura apprezzabile il consumo di combustibile: ciò però varia parecchio in funzione del tipo di percorso e della possibilità di recuperare energia nei rallentamenti, quindi il risparmio di benzina rispetto a un’auto normale è massimo in città e minimo in autostrada.

Plug-in hybrid. Tutte queste tipologie di ibrido hanno la peculiarità di essere autoricaricabili, ovvero di non richiedere la ricarica mediante una presa di corrente domestica o pubblica. Ciò è invece necessario per sfruttare al meglio le possibilità offerte dagli schemi ibridi plug-in, che sono assimilabili a quelli full (con le relative sottocategorie), ma sono caratterizzati da una batteria di taglia sufficiente a percorrere qualche decina di chilometri in modalità completamente elettrica (circa 50 nei modelli attuali). Trattandosi di accumulatori da 10-15 kWh, la ricarica ottenuta recuperando energia nei rallentamenti non è sufficiente e risulta necessaria una fonte d'energia esterna, ovvero una presa di corrente o una colonnina. Di fatto, le plug-in si comportano da elettriche fino a quando hanno una carica sufficiente della batteria; quando essa scende al di sotto di un livello prestabilito entra in gioco il motore termico e l’auto si comporta come una ibrida full. Sono adatte a chi fa quotidianamente percorsi entro l’autonomia a motore elettrico e dispone di un garage dove provvedere alla ricarica: altrimenti i vantaggi in termini di consumi ed emissioni calano drasticamente.

Vetture elettriche. L’auto elettrica può contare invece solo sull’energia immagazzinata nella batteria. Quest’ultima ha massa rilevante e richiede diverse ore per essere ricaricata (molto meno – attorno alla mezz’ora - se ci si collega a una stazione di ricarica a corrente continua, che ha potenza variabile tra 50 e 350 kW). La propulsione è assicurata da uno o più motori elettrici, che sono compatti e non necessitano di manutenzione. Le prestazioni in accelerazione e ripresa sono di rilievo e l’autonomia dei modelli più recenti può arrivare in media a 400 km, con punte di 500 nella marcia in città, dove l’effetto della rigenerazione nei rallentamenti è più marcato.

Auto a idrogeno (fuel cell). Per ovviare a tali limiti si può adottare la cella a combustibile, una sorta di pila chimica che, quando viene alimentata da idrogeno e ossigeno, genera energia elettrica, con acqua e calore come sottoprodotti. Il rifornimento di idrogeno, immagazzinato in robusti serbatoi a pressione di 700 bar, richiede pochi minuti e ciò rende le celle a combustibile più adatte alle vetture impiegate sui lunghi percorsi, così come ai camion. La rete di stazioni di rifornimento di questo gas, però, è ancora tutta da costruire e i critici sottolineano che l’efficienza delle auto a fuel cell è inferiore a quella delle EV a batteria. Se si considera l’intero ciclo di vita, però, l’impatto ambientale delle due soluzioni è paragonabile.

Gli eFuel. Per ottenere vantaggi tangibili in termini di decarbonizzazione con le elettriche è necessario che si diffondano, sostituendo le vetture tradizionali: un processo graduale, che richiede molti anni. Cambiando approccio e intervenendo sui combustibili, invece, si potrebbe rendere “pulito” l’intero parco circolante, a patto di rendere disponibili su larga scala le benzine e i gasoli derivati da prodotti biologici o dall’idrogeno (che andrebbe ricavato utilizzando l’elettrolisi ed energia rinnovabile). La tecnologia è in parte già fruibile e in parte ancora da sviluppare, ma servono ingenti investimenti che solo decisioni politiche possono sbloccare, e anni di lavoro per riconvertire le raffinerie tradizionali.

COMMENTI

  • Posso anche concordare sulle Mild-hybrid, in findei conti darebbe pochi problemi di gestione, sarebbe riparabile dal meccanico sotto casa. Ma per il resto no oltre all'aumento di peso, hanno problemi di gestione, non riparabili facilmente dal meccanico sotto casa, costo e ridotta durata, 5/8 anni, delle batterie, difficoltà e tempi di ricarica quindi preferisco le termiche.
  • Capisco la complessità dell argomento, e un plauso và a voi che avete reso fruibile un argomento del genere... Ma dimenticarsi delle varie vetture a gas (Metano, GPL) che siano monovalenti o meno, convertite o dalla fabbrica.