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I recenti problemi ambientali ed il bisogno di consumare e attingere in minor misura dalle fonti petrolifere ha permesso lo sviluppo di un tipo di auto facile da guidare, silenziosa, affidabile e soprattutto ecologica.
Il motore elettrico è stato inventato nel 1832 circa venti anni prima del motore termico. In quel periodo il mondo scientifico era un fervore per via delle scoperte che di giorno in giorno entravano nella vita quotidiana. Infatti il primo veicolo dedito alla locomozione su ruote aveva un motore elettrico e non termico.
Un motore elettrico è costituito da due elementi: una parte fissa detta statore, ed una mobile detta rotore. La corrente elettrica passa in un avvolgimento di spire che si trova nel rotore. Questo avvolgimento, composto da fili di rame, crea un campo elettromagnetico al passaggio di corrente. Il campo elettromagnetico è immerso in un altro campo magnetico creato dallo statore, il quale è caratterizzato dalla presenza di due o più coppie polari (che non sono altro che calamite). Il rotore per induzione elettromagnetica inizia a girare cercando di allineare il suo campo magnetico con quello dello statore dando luogo al moto dell’albero a cui esso è collegato. La scoperta del motore elettrico è frutto degli studi effettuati sulla forza elettromotrice sui campi magnetici ed elettromagnetici da parte di scienziati come Alessandro Volta, Nicolas Tesla, Neumann e Faraday. Successivamente la scoperta di fonti petrolifere e la costruzione del primo motore a scoppio nel 1850 circa, aventi prestazioni ed autonomie molto maggiori per via di uno sviluppo inesistente delle batterie, fecero in modo che le auto elettriche venissero rimpiazzate da quelle a motore termico.
L’efficienza raggiunta dai motori elettrici è di gran lunga superiore ai motori tradizionali. Se includiamo le perdite per effetto joule e per effetto delle correnti parassite e per isteresi, un motore elettrico raggiunge rendimenti di circa il 70-80%, valore che per i motori termici non è pensabile ( infatti il loro rendimento si attesta sui 35-40% nei diesel e 30% nei benzina). Il che si traduce in consumi energetici praticamente dimezzati.
Le vetture elettriche di serie tipicamente consumano da 0,11 a 0,23 kWh/km considerando un consumo di 5 litri di benzina per 100 km, una vettura a combustione interna consuma circa 0,51 kWh/km. Si tenga poi presente che circa 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.
Se si considera il sistema globale, includendo l’efficienza energetica del processo di produzione e della distribuzione al punto di rifornimento, il calcolo risulta complesso a causa della grande diversità delle fonti prime. Considerando un generatore elettrico a ciclo combinato ed ipotizzando pessimisticamente un rendimento pari a 0,6 nella generazione e 0,75 nella distribuzione, il consumo chilometrico totale di una vettura elettrica passa a 0,33 kWh/km (riferito al valore medio tra quelli sopra detti), mentre si può ritenere accettabile un rendimento pari a 0,75 alla produzione e 0,75 alla distribuzione per gli idrocarburi, che comporta un consumo di 0,91 kWh/km per vetture a combustione interna, valore 2,75 volte superiore, fattore che potrebbe divenire in un futuro assai prossimo superiore a 3. I maggiori vantaggi in termini di efficienza dell’auto elettrica rispetto alle auto a combustione interna si avrebbero con l’uso urbano del mezzo (uniti a sistemi di recupero dell’energia cinetica dissipata in frenata) laddove i motori a combustione perdono significativamente in efficienza nelle frequenti fasi di accelerazione e nelle soste a motore acceso.
Un problema rilevante è quello dell’autonomia: difficilmente la propulsione elettrica arriva a percorrere più di 250km con una ricarica completa; inoltre il problema dei tempi di carica lunghi (circa 8 ore con tensione di 220V) non ne agevolano il loro utilizzo. Per l’autonomia si sono fatti passi da gigante utilizzando pile a ioni di litio che unendo leggerezza e capacità, hanno incrementato prestazioni e percorrenze delle auto; per la carica, si dovrebbe far uso di appropriate colonnine, ad una tensione di 400V, che porterebbero alla carica completa in circa mezz’ora. Molte sono le soluzioni al vaglio tra cui quella di accoppiare al motore elettrico un generatore termico ottimizzato per la ricarica delle pile. Quest’ultima soluzione è già in atto per auto elettriche già sul mercato ossia la Chevrolet Volt e la Opel Ampera, soluzione che porta ad incrementare l’autonomia a circa 500-600km.
Un neo che vede rallentare la corsa alla trazione elettrica è rappresentato anche dall’elevato costo delle vetture ( che si aggira sulle 40000euro) dovuto principalmente alle batterie, ma gli esperti indicano che presto si abbasserà per via di una maggior richiesta del mercato.
In un futuro nemmeno troppo lontano potremo vedere nelle nostre città circolare veicoli elettrici accompagnato dal solo rumore dei fruscii aerodinamici e del rotolamento delle gomme, ma senza la minima emissione di CO2 e idrocarburi incombusti. Inoltre la guida sarà molto semplice dato che i motori sono collegati direttamente alle ruote motrici e non ci sarà bisogno di sviluppare sistemi di trasmissione a tutto vantaggio dell’affidabilità ed economia di gestione.
Il futuro è già qui.
Rudi Buset
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