Auto elettriche

Un‘auto elettrica è un’automobile che utilizza per il suo movimento l’elettricità attraverso l’apposita ricarica, e non la benzina o altri combustibili utilizzati di solito nelle automobili. Grazie alle auto elettriche è possibile non soltanto salvaguardare l’ambiente inquinando di meno, ma anche risparmiare notevolmente sui costi del carburante.

Motore elettrico

Un’auto elettrica è alimentata da un motore elettrico, al posto di un motore a benzina. L’alimentazione proviene dalle batterie ricaricabili installate nella vettura. Queste batterie sono spesso sotto il veicolo e a volte nel bagagliaio. Per il resto, l’esterno della vettura è completamente uguale a quello di un’auto a benzina. L’unica cosa che manca è un sistema di scappamento.

Motore elettrico vs motore a benzina

Verde: veicolo a batteria elettrica (BEV)
Rosso: motore a benzina
Verde e il rosso: veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV)
Fonte: NewMotion (2016)

Quando si avvia il veicolo elettrico, il controller riceve l’alimentazione dalle batterie e la invia al motore elettrico. Il motore elettrico converte quindi l’energia elettrica in energia meccanica che muove le ruote della vettura.

Tipi di automobili elettriche

Ci sono quattro diversi tipi di veicoli elettrici:

Veicolo elettrico a batteria (Battery Electric Vehicle, BEV): questo tipo è completamente elettrico.
Veicolo elettrico ibrido plug-in (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV): questo tipo presenta sia un motore elettrico che un motore a benzina.
Veicolo elettrico ibrido (Hybrid Electric Vehicle, HEV): anche questo tipo presenta sia un motore elettrico che un motore a benzina, ma non può essere ricaricato elettricamente presso un punto di ricarica.
Veicolo elettrico ad autonomia estesa (Extended-Range Electric Vehicle, E-REV): anche questo tipo presenta sia un motore elettrico che un motore a benzina, ma in genere utilizza solo il motore elettrico.

Storia

L’auto elettrica a batteria (BEV) fu una tra i primi tipi di automobile ad essere inventata, sperimentata e commercializzata. Tra il 1832 ed il 1839 (l’anno esatto è poco certo), l’imprenditore scozzese Robert Anderson inventò la prima carrozza elettrica, nella sua forma più rozza. Il professore Sibrandus Stratingh di Groningen, nei Paesi Bassi, progettò una piccola auto elettrica, costruita dal suo assistente Christopher Becker nel 1835.

Il miglioramento delle batterie, dovuto ai francesi Gaston Planté nel 1865 e Camille Faure nel 1881, consentì il fiorire dei veicoli elettrici. Francia e Gran Bretagna furono le prime nazioni testimoni dello sviluppo del mercato delle auto elettriche tra le aziende produttrici vi fu la francese Kriéger.

Pochi anni prima del 1900, prima della preponderanza del potente, ma inquinante, motore a combustione interna, le auto elettriche detenevano molti record di velocità e di distanze percorse con una carica. Tra i più notevoli di questi record è stato l’infrangere la barriera dei 100 km/h di velocità, raggiunta il 29 aprile del 1899 da Camille Jenatzy nel suo veicolo elettrico ‘a forma di razzo’, La Jamais Contente, che raggiunse la velocità massima di 105,88 km/h. Per i modelli stradali la velocità massima di questi primi veicoli elettrici era ben oltre 32 km/h, velocità eccezionale per il tempo.

I veicoli elettrici a batteria (BEV), prodotti dalle ditte Anthony Electric, Baker Electric, Detroit Electric ed altre, nel corso dei primi anni del XX secolo per un certo tempo vendettero di più rispetto ai veicoli a benzina. A causa dei limiti tecnologici e costi delle batterie, e della mancanza di una qualsiasi tecnologia di controllo della carica e della trazione (a transistor o a valvola termoionica) persero interesse. In seguito questi veicoli vennero venduti con successo come town car (veicoli di quartiere o di paese) a clienti delle classi agiate, e venivano spesso commercializzati come veicoli appropriati al sesso femminile, a causa della loro operatività semplice, pulita e poco rumorosa, che non necessitava di frequenti rabbocchi dell’acqua del radiatore, dell’olio o sostituzioni delle candele o fermi mensili o annuali in officine specializzate come per il grafitaggio e la pulizia motore e molto altro.

Impatto ambientale

L’impatto totale sull’ambiente va valutato considerando molteplici fattori. Un corretto approccio usa metodi di analisi che riscuotono oggi ampio consenso, con tecniche di valutazione del ciclo di vita considerando tutti gli effetti ambientali — in particolare i consumi energetici, le emissioni climalteranti, la generazione di sottoprodotti inquinanti — nelle diverse fasi che caratterizzano un prodotto: dalla sua costruzione (includendovi i contributi per l’estrazione e purificazione delle materie prime e per la produzione della componentistica impiegata), alla fase d’uso (consumo di energia elettrica la cui generazione rilascia nell’ambiente CO₂ responsabile dell’effetto serra e del riscaldamento globale) sino al conferimento in discarica, riciclo e/o trattamento dei sub-componenti.

Termini rilevanti riguardano l’inquinamento per la produzione delle batterie e per il loro ritrattamento quando esauste. La varietà di tipologie esistenti di batterie e il loro diverso impatto ambientale rendono tutt’oggi difficoltoso effettuare confronti e pervenire a valutazioni medie sul parco di veicoli in circolazione. Per le vetture elettriche è comunque assodato che le batterie — al pari di molti altri dispositivi elettrici ed elettronici odierni — sono responsabili del maggior termine di inquinamento, anche in ragione della loro criticità rispetto ad altri componenti del veicolo.

Le batterie risentono principalmente delle seguenti anomalie:

urti meccanici, quali incidenti stradali o urti con detriti;
problemi elettrici, come cortocircuiti, sovraccarichi elettrici, eccessiva scarica (abbandono o inutilizzo del mezzo per lunghi periodi) o avarie interne della batteria stessa;
problemi termici, causati da temperatura eccessiva, che può svilupparsi in fase di ricarica o con uso molto intensivo, così come causabili da temperature ambientali non favorevoli, ma anche da un possibile degrado del sistema di raffreddamento, ove presente.

Attualmente i maggiori inconvenienti paiono imputabili a incidenti stradali, il che ha portato molti costruttori a proteggere maggiormente il pacco batteria. Il livello di sicurezza sembra essere attualmente allineato ai veicoli tradizionali, benché dati più precisi e attendibili richiedano un ampliamento delle statistiche e quindi l’attesa di una maggior espansione del mercato

Riguardo alle batterie, i primi modelli presentavano consistenti effetti d’inquinamento ambientale da nichel e da cadmio, dovuti all’estrazione mineraria, alla fabbricazione della batteria, alla discarica con possibile successiva ossidazione, rottura, infiltrazione e dilavamento nel caso di non conferimento di batterie NiCd presso centri che li instradano a unità specializzate. Il problema si è superato proibendo o limitando questi composti nelle batterie, inoltre viene sempre più agevolato il ripristino o il riuso delle batterie per autotrazione per altri fini o il riciclo e recupero dei materiali ivi presenti anche se il loro trattamento, oltre a essere costoso, non è esente da rischi e da produzione d’inquinanti. Per quanto concerne la loro durata o vita utile, in genere essa viene garantita per 8 anni con una percorrenza reale stimabile in 150 000 km su 10 anni effettivi di utilizzo.

Riguardo all’inquinamento dovuto alla produzione delle batterie, uno studio del 2017 ha appurato come la produzione di una batteria agli ioni di litio per autotrazione (nell’ipotesi di un 50-70% di quota fossile nel mix elettrico) rilasci in media 150-200 chilogrammi di CO₂ equivalente per chilowattora di batteria prodotta: nel caso di un autoveicolo elettrico con batteria da 100 kWh verrebbero rilasciate 15-20 tonnellate di diossido di carbonio per la sola produzione della batteria. Effettuando un paragone con mezzi a benzina o Diesel, questi ultimi, prima di arrivare a rilasciare tanto diossido di carbonio quanto la produzione della batteria stessa da 100 kWh, impiegherebbero (con percorrenza stimata di 1 224 miglia annuali, ossi circa 2 000 km/anno ed emissione stimata di 130 grammi di diossido di carbonio per chilometro) circa 8,2 anni. Tale risultanza va peraltro presa con cautela in ragione della pretesa scarsa percorrenza chilometrica e delle basse emissioni prese a riferimento per gli autoveicoli tradizionali.

In termini ambientali la produzione di energia elettrica, il suo trasporto, lo stoccaggio (ricarica e dispersioni dovute a auto-scarica) e il consumo finale per autotrazione risulta essere vantaggioso in termini di impatto ambientale rispetto all’uso di carburanti tradizionali (benzina e gasolio). Nell’ipotesi di elettricità prodotta prevalentemente da fonti rinnovabili vi è un evidente vantaggio in termini di inquinamento. Nel caso odierno di elettricità prodotta in Italia per il 65% da fonti non rinnovabili (combustibili fossili), tale vantaggio pur riducendosi resta valido sia in generale sia, più in dettaglio, per la maggior parte dei paesi europei compresa l’Italia.

In sintesi, nell’uso quotidiano e per spostamenti locali il mezzo elettrico può permettere un abbattimento della produzione di inquinanti, i quali vengono in buona misura delocalizzati nelle centrali di produzione dell’energia elettrica. Al contrario una maggior quantità di risorse e di inquinanti rilasciati è associata alla fase di produzione e smaltimento del veicolo elettrico, così come evidenziato in studi sul ciclo di vita (escludendo lo smaltimento della batteria). Ipotizzando una vita utile di 270 000 km si ha un guadagno contenuto rispetto a mezzi equivalenti a benzina, mentre si arriva addirittura a inquinare di più in confronto con mezzi a benzina leggermente più compatti. Nel caso di confronto con mezzi convertiti a metano il verdetto resta però a favore di questi ultimi.

Un vantaggio potenziale dei mezzi elettrici rispetto a quelli tradizionali è nella guida in situazioni congestionate con lunghe soste o ad andatura molto ridotta, tipici delle grandi città ad alta densità di traffico. In questo caso i mezzi elettrici permettono di abbattere l’energia utilizzata per il trasporto e non producono localmente inquinanti durante o per l’uso del mezzo. In queste situazioni un equivalente mezzo a motore termico ha rendimento molto basso e, benché possano ridursi gli sprechi con dispositivi start e stop di riaccensione del motore, si produce comunque forte inquinamento locale dell’aria, anche per la riduzione di efficacia dei dispositivi catalitici.

Per la stessa ragione un mezzo elettrico è invece poco conveniente in situazioni di traffico scorrevole ad andatura costante o sostenuta, in quanto nel complesso il mezzo utilizzerà una maggiore quantità d’energia. In particolare il riscaldamento dell’abitacolo (che nei mezzi tradizionali avviene col calore già presente nel motore) risulta invece particolarmente energivoro nei veicoli elettrici.

In considerazione dei vari vantaggi e limitazioni elencati, i veicoli ibridi misti possono porsi come alternativa sia a quelli tradizionali sia a quelli puramente elettrici, permettendo un uso a più ampio spettro e maggior versatilità e adattabilità alle varie situazioni.

Le auto elettriche in Italia

Si parla molto di auto elettriche in Italia, ma, anche se, nel 2019, in un mese è stata superata la soglia di 1000 immatricolazioni, i veicoli elettrici puri sono soltanto lo 0,5% del totale (totale che è pari a 2 milioni). Sono alcuni dei risultati emersi dalla terza edizione dello Smart Mobility Report, redatto dall’Energy&Strategy Group della School of Management del Politecnico di Milano e presentato per la seconda volta a THAT’S MOBILITY, l’evento dedicato alla mobilità elettrica in corso al MICO, Centro Congressi di Fiera Milano.

Nel 2018 infatti sono state 9.579 le auto elettriche immatricolate (5.010 pure e 4.569 ibride), che hanno fatto salire il parco circolante a 22.000 unità. Anche grazie all’Ecobonus, da aprile 2019 il mercato ha avuto un’accelerazione. Hanno aiutato anche gli incentivi locali, come a Trento, dove il costo d’acquisto più alto “si ripaga” in un anno e in dieci si risparmiano 12.000 euro.

A penalizzare una maggiore affermazione dell’elettrico puro è anche la scarsa presenza sul territorio delle colonnine di ricarica. La Lombardia è l’unica regione con oltre 1.000 colonnine di ricarica ad accesso pubblico.

Nel mondo sono stati immatricolati 2,1 milioni di veicoli elettrici nel 2018 (+78%). La Cina svetta con 1,2 milioni di nuovi mezzi, il triplo dell’Europa che però si conferma seconda.