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Con le nuove auto elettriche nei listini delle case automobilistiche il futuro della mobilità sostenibile è a portata di mano. Dopo che piccole startup e nuove realtà industriali hanno rotto il ghiaccio, i recenti progressi della tecnologia consentono di sviluppare modelli perfetti per un utilizzo quotidiano. La sfida del futuro per tutte le grandi case automobilistiche sarà produrre veicoli innovativi che non inquinano ad un prezzo accessibile, ma il dado è tratto.

Le auto elettriche a zero emissioni fanno parte di una nuova coscienza ecologica degli automobilisti. Volkswagen, Renault, Volvo, Bmw ed Audi insieme a Honda, Kia, Nissan, Subaru e Suzuki stanno facendo a gara per presentare nuovi modelli di macchine elettriche capaci di sostituire i motori a benzina e diesel grazie ad una autonomia superiore ai 400 chilometri con un pieno di energia. Il futuro della mobilità si gioca essenzialmente su tre caratteristiche fondamentali: ambiente, prezzi, autonomia e tempi di ricarica delle batterie.

Indice

Mobilità sostenibile

Agli inizi del ‘900 la produzione in America di un modello di auto della Ford per tutte le tasche ha trasformato l’automobile in bene di consumo di massa rappresentando una vera rivoluzione per l’uomo. Sostituire la forza motrice animale e le carrozze trainate da cavalli con macchine meccaniche alimentate prima a carbone e poi con i derivati del petrolio, ha diminuito le distanze e consentito il progresso sociale ed economico.

La diffusione dell’automobile con motore a scoppio in tutto il mondo purtroppo però non è stata a costo zero. Inquinamento dell’aria, traffico, smaltimento e altre questioni ambientali dovuti alla produzione del petrolio, rappresentano problemi enormi che tutte le nazioni del mondo non possono più ignorare. La mobilità sostenibile è la nuova sfida del futuro e le auto elettriche sembrano l’arma più convincente per vincerla.

Auto elettriche vs benzina

L’elettrificazione dei mezzi è diventata una esigenza imposta dalle nuove norme ambientali e con gli incentivi statali si possono trovare anche prezzi decisamente convenienti. Ma a livello di impatto ambientale le auto elettriche sono davvero meno inquinanti? Meglio un motore a benzina di nuova generazione, un veicolo ibrido o uno completamente elettrico? Capire quanto un auto elettrica inquini non è semplice.

La differenza in termini di inquinamento tra motore a scoppio ed elettrico viene calcolata sulla base di un ciclo di vita completo della macchina. Studi come From laboratory to road sostengono che tra fabbricazione, utilizzo e smaltimento, i mezzi 100% elettrici dopo 3 anni di vita hanno un impatto minore sull’ambiente, mentre dopo 15 anni di vita emettono circa un quarto di C02 di un’auto termica tradizionale.

Per l’industria dell’automotive quella dell’elettrico è una delle rivoluzioni più grandi della storia, dato che la transizione tra motori a benzina e diesel e propulsione ad impatto zero avrà importanti ripercussioni anche dal punto di vista economico ed occupazionale. Un’auto elettrica ha meno componenti che significano meno lavoro per un enorme indotto tra ricerca, montaggio e assemblaggio finale. Motori puliti ed aria migliore non è detto che non abbiano un costo sociale molto elevato.

Mercato auto elettriche

Il mercato delle auto elettriche in Europa sta avendo una progressione a doppia cifra e il gradimento del pubblico è in rapido aumento. In particolare le ibride plug in sono il 16,5% dei nuovi veicoli immatricolati. Se aumenta la percezione del problema inquinamento e delle sue soluzioni, in tutta Europa calano le vendite di diesel e ci sono paesi del nord Europa dove la mobilità elettrica sta facendo passi da gigante.

La Svezia si è data l’obiettivo di eliminare dalle strade tutte le automobili alimentate a combustibili fossili entro il 2030 e il 60% degli svedesi considera di passare all’auto elettrica nei prossimi anni. L’Olanda ha annunciato di volere eliminare le auto a benzina e diesel entro il 2025. Per quanto riguarda l’America, secondo una notizia riportata dal Washington Post la California smetterà di vendere automobili a benzina entro il 2035.

Gli automobilisti dello stato americano sono già i maggiori compratori di veicoli elettrici e ibridi acquistando circa la metà delle auto vendute negli Stati Uniti, anche se i veicoli a zero emissioni zero sono il 10% del parco macchine. Quella del governatore californiano è una prima presa di posizione netta per una lenta transizione verso la mobilità sostenibile che riguarda tutti i veicoli, dalle city car ai suv.

Tipi di auto elettriche

Quando si parla di auto elettriche è necessario distinguere le varie categorie presenti sul mercato che comprendono modelli elettrificati del tutto o in parte. L’auto elettrica sul gradino più alto dell’elettrificazione, che funziona esclusivamente a batteria ed è davvero a zero emissioni, viene definita come Ev (Electric Vehicle). La sigla Ev Range Extended indica modelli che, pur funzionando in modalità totalmente elettrica, aggiungono comunque un piccolo motore termico per aumentare la percorrenza in caso di emergenza.

Le Plug-in Hybrid Electric Vehicle (Phev) hanno sia un motore termico che uno elettrico, entrambi con la possibilità di essere rifornite a benzina o tramite colonnine di ricarica. Nelle macchine Full Hybrid invece non c’è questa possibilità, malgrado la presenza del doppio motore termico ed elettrico, che può percorrere comunque alcuni chilometri in modalità zero emissioni. Nelle auto elettriche Mild Hybrid il motore elettrico entra in fuunzione solo per aiutare quello termico, per trasferire maggiore potenza o diminuire il consumo di carburante.

Sul gradino più basso dell’elettrificazione ci sono le macchine Micro Hybrid, la cui componente elettrica serve solamente per accendere o spegnere il veicolo al semaforo, piuttosto che di avavanzare al semaforo a velocità ridotta senza consumare e inquinare. Rispetto ai motori termici le auto ibride non solo inquinano meno ma consumano anche meno carburante. Alla fine il risparmio per gli automobilisti che percorrono un chilometraggio medio, secondo alcuni calcoli sarebbe di cica 500 euro all’anno.

Auto fuell cell a idrogeno

Le auto elettriche Fuell Cell invece funzionano con motori elettrici alimentati a batteria la cui ricarica non avviene tramite presa elettrica, ma da celle a combustibile alimentate ad idrogeno. L’auto a idrogeno sfrutta un gas naturalmente presente in natura e nell’universo. Per renderlo disponibile come combustibile, serve un processo di separazione che può avvenire in diversi modi sostenibili, dai rifiuti e dall’acqua utilizzando energia alternativa.

L’idrogeno è altamente infiammabile e per il suo stoccaggio vengono utilizzati appositi serbatoi molto resistenti, ma Toyota, Honda e Lexus stanno investendo molto in questa tecnologia e anche il governo Giapponese è pronto ad offrire gli aiuti necessari. L’auto a idrogeno non è fantascienza, ma una macchina reale che può percorrere fino a 500 km con un pieno di idrogeno fatto in meno di cinque minuti.

Già in commercio è la Toyota Mirai, presentata come prototipo al salone dell’auto di Los Angeles già nel 2014 e nel frattempo diventata sempre più affidabile avendo superato una serie di test durati 10 anni con milioni di chilometri percorsi sulle strade in qualunque condizione di gelo e caldo torrido. Venduta a circa 80 mila euro, ha un aspetto insolito perché la tecnologia a idrogeno ha bisogno di un sistema di raffreddamento speciale.

Dopo avere superato lo scoglio della sicurezza e degli aspetti tecnici, per diffondere su larga scala le auto elettriche ad idrogeno e a celle di combustibile come anche la Honda Clarity, servirà sviluppare una rete di stazioni per il rifornimento. In Giappone sono stati stanziati 1,5 miliardi di dollari pe lo sviluppo di questa tecnologia pulita, ma ci vorranno anni affinchè si sviluppi una qualità sufficiente di infrastrutture per veicoli di questo tipo. Le stime parlano di una quota di auto a idrogeno nel mondo del 10% nel 2035 e del 26% nel 2050. Come sempre accade, solo allora i costi potranno scendere e i prezzi di vendita diventeranno accessibili a tutti.

Auto elettriche in Italia

Gli italiani amano le automobili e le usano anche per piccoli spostamenti, ma le sostituiscono dopo molti anni. 64,4 autovetture ogni 100 abitanti è un record poco invidiabile in Europa, ma lentamente sta cambiando mentalità anche da noi con il car sharing e il noleggio a breve e lungo termine che avanzano. A svecchiare il parco macchine nel frattempo ci pensano le nuove leggi anti inquinamento che limitano sempre più l’utilizzo di veicoli diesel molto inquinanti.

Le vecchie automobili con motori diesel Euro 4 presto usciranno di scena, almeno nelle grandi città, mentre negli anni a venire toccherà anche alle Euro 5, già vietate nei giorni particolarmente inquinati. In questo contesto chi deve acquistare una nuova autovettura trova già sul mercato un valido sostituto al gasolio nelle auto Full Hybrid (Hev). Hanno un motore termico che lavora in sinergia con quello elettrico. Consentono di fare alcuni chilometri a batteria, consumano poco, possono entrare in centro città e non hanno il problema dell’autonomia.

Incentivi auto elettrica

Per svecchiare il parco macchine laddove non arriva la consapevolezza e il marketing ci pensano gli incentivi economici a fare scegliere modelli a batteria. In Italia, in mancanza di adeguate infrastrutture, sono cresciute di molto le vendite di veicoli ibridi che non hanno bisogno di ricarica. In paesi come Cina e Norvegia invece non solo si risparmia sul prezzo di acquisto, ma anche su servizi come traghetti e assicurazione. In Cina secondo le previzioni governative le auto a zero emissioni dovrebbero rappresentare il 25% di quelle vendute entro il 2025.

In Italia la normativa sugli incentivi è in continua evoluzione, ma esiste un apposito portale per conoscere tutti gli ecobonus per chi rottama un vecchio veicolo inquinante e lo sostituisce con un modello ibrido o elettrico. Gli incentivi statali sono cumulabili con quelli regionali o locali, ma certo in molti casi, specienelle regioni con un pil procapite basso, non sono sufficienti ad affrontare la spesa non indifferente all’acquisto di una nuova macchina. Ma nel resto del mondo cosa succede? America, Cina e Giappone offrono vari tipi di sussidi volti anche ad abbassare il costo all’origine.

Guardando all’Europa ci sono paesi come la Francia e la Svezia che offrono incentivi fino a 6 mila euro per auto che emettono meno di 20 grammi di Co2 per chilometro, in Spagna i veicoli meno inquinanti non pagano il bollo. Se in Inghilterra paga più tasse chi inquina di più, paesi come la Norvegia e l’Olanda non permetteranno più vendita e circolazione di auto diesel e benzina rispettivamente dal 2025 e 2035. Ecco perchè in Norvegia già da oggi i veicoli elettrici non pagano autostrade e pedaggi.

Auto elettriche in arrivo

Per l’organizzazione indipendente Transport and environment nei prossimi anni arriveranno decine i nuovi modelli elettrificati di piccola e media taglia, ma anche del segmento premium, destinati a conquistare defitivamente il mercato. Secondo altre stime contenute nell’Electric vehicle outlook elaborato da Bloomberg, il sorpasso delle auto elettriche su quelle a benzina o diesel arriverà tra il 2035 e il 2040, quando nel mondo verranno vendute 56 milioni di auto Ev o Ibride Plug-in. Tra 20 anni il 30% dei veicoli in tutto il mondo, ovvero oltre 1,5 miliardi di mezzi, saranno completamente o parzialmente elettrificati.

Sul mercato ci sono auto elettriche di successo come la Nissan Leaf già acquistata da centinaia di migliaia di automobilisti in tutto il mondo, ma sono in arrivo molte altre novità. Honda-e è l’elettrica della casa del sol levante studiata per il mercato europeo, piccola e dal costo sostenibile con un design vintage capace di catturare ed un sistema di infotainment all’avanguardia.

La Volkswagen id3 si propone come auto elettrica per tutti con una autonomia fino a 500 km ed un costo che parte da circa 30 mila euro. Alla rivoluzione della mobilità sostenibile non può che partecipare anche un modello storico come la 500 Fiat in versione elettrica, ma alla fine non è escluso che l’impulso decisivo al cambiamento arriverà anche da piccole startup che, pur trovandosi al di fuori dalle grandi dinamiche economiche, possono influire fortemente sulla percezione del pubblico.

Tra le marche di auto elettriche più famose impossibile non citare l’americana Tesla. La sfida di Elon Musk cominciata nel 2004, di competere con le maggiori case automobilistiche del mondo per la mobilità sostenibile è stata vinta in termini di innovazione, stile, design e mercato. I modelli della Tesla nel complesso sono venduti in ogni parte del mondo, diventando i più diffusi mezzi a batteria sul mercato.

Batterie auto elettrica

Oltre al prezzo delle auto elettriche destinato a calare negli anni con un’ampia diffusione sul mercato, abbiamo visto che l’altro aspetto delicato della mobilità a zero emissioni è l’autonomia. Per questo motivo nei laboratori e centri di ricerca vengono studiate nuove batterie al litio o in altri materiali che promettono di eliminare tutte le attuali criticità in termini di costi, ciclo di vita, capacità di accumulare energia e velocità di ricarica.

Secondo il Battery price survey di Bloomberg, i prezzi attuali delle batterie al litio sono destinati a calare in modo consistente fino a raggiun gere la soglia di pareggio con i mezzi a benzina. Potenza, peso, volume e costo sono le variabili che entrano in gioco per la costruzione di batterie più performanti ma anche facilmente smaltibili e riciclabili. I laboratori provano nuovi materiali allo stato solido come fluoro, zolfo, nickel, manganese, titanio e silicio

Prototipi di super batterie economiche e senza cobalto per i catodi sono state create da Ibm e sembra raggiungano l’80% di carica in 5 minuti. Tesla sta studiando potenti accumulatori al litio grafite, mentre nell’Università della Pensilvania, scaldando le celle al litio prima della carica, si riesce a caricare la batteria di un’auto per garantire 320 km di autonomia. In Illinois alcuni ricercatori universitari hanno sviluppato un sistema di ricarica 7 volte più potente con anidride carbonica, mentre la società Terawatt Tecnology sembra sia riuscita a produrre il doppio di potenza con modelli allo stato solido senza alcun liquido.

Una batteria in grafene che si ricarica in soli 15 secondi sviluppata da Skeleton potrebbe rivoluzionare il mercato grazie ad una tecnologia con ultracondensatori. Nuove batterie rivoluzionarie sono anche progettate direttamente da Bmw in un apposito centro di ricerca in cui sono stati investiti centinaia di milioni. In pochi anni gli ingegneri della casa tedesca sostengono si possa arrivare ad una capacità di accumulare energia doppia rispetto a quella attualmente disponibile sulla Bmwi3 che attualmente può percorrere fino a circa 300 km.

Ricarica batterie condivisa

Abbiamo visto che le auto elettriche sono la nuova frontiera della mobilità sostenibile per limitare l’inquinamento dell’aria nelle grandi città. Ma se da un lato la tecnologia consente la produzione di nuovi modelli dall’autonomia sempre maggiore, che percorrono con una sola ricarica centinaia di chilometri, rimane comunque il grande problema della carica delle batterie. Lo sviluppo di colonnine di ricarica sulle strade non ha ancora raggiunto livelli soddisfacenti da renderle competitive con i modelli a benzina.

In Svezia, nazione all’avanguardia sui temi della sostenibilità, hanno pensato di creare Elbnb, un nuovo servizio di ricarica di auto elettriche sociale, sul modello di Airbnb per la condivisione delle case. Come funziona? In pratica chi dispone di un box privato o di una presa di corrente standard a livello della strada, può iscriversi al servizio, indicare la posizione su una mappa e il prezzo orario a cui vuole offrire energia, trasformando la propria presa di corrente in una stazione di ricarica per altri proprietari di veicoli elettrici.

In Italia c’è anche chi come Edison ha lanciato un servizio per gestire la ricarica della propria auto in autonomia. Si va dalla ricarica domestica privata, fino ai servizi dedicati a flotte di auto aziendali, per parcheggi di centri commerciali o hotel, ma anche di comuni o enti pubblici, eventualmente alimentati con pannelli fotovoltaici.

Macchina ad energia solare

Tra gli esperimenti di auto elettriche del futuro c’è quello di Onda Solare associazione sportiva che si occupa di mobilità sostenibile, in particolare di veicoli ad energia fotovoltaica. Una loro auto elettrica sviluppata con la partecipazione di docenti, studenti e giovani ricercatori dell’Università di Bologna e del CNR, ha partecipato alla quarta edizione della Carrera Solar Atacama in Cile accanto ad auto provenienti da tutto il mondo alimentate con pannelli solari.

Ogni anno queste competizioni si svolgono in tutto il mondo soprattutto per verificare direttamente sul campo l’efficienza energetica dei modelli e il progresso tecnologico raggiunto in questi anni. La sfida di Onda Solare per il futuro è progettare un’auto italiana ad energia solare omologata per uso stradale con una batteria capiente capace di immagazzinare energia pulita. Un progetto ambizioso e di grande valore che coinvolgerà ingegneri, tecnici e studiosi universitari ma anche sponsor e appassionati di tecnologia sostenibile.

Suono auto elettriche

L’inquinamento delle auto benzina e diesel non riguarda solo l’aria ma anche il rumore del traffico che alla lunga provoca stress e gravi disturbi all’apparato cardiocircolatorio. Tra qualche anno le nuove auto elettriche probabilmente sostituiranno del tutto i rumorosi ed inquinanti motori a scoppio con motori elettrici a zero emissioni, anche da un punto di vista acustico. Un’auto elettrica produce un rumore impercettibile di circa 3db a basse velocità, mentre a 60 chilometri orari il suono è pargonabile a quello di un normale aspirapolvere.

I progettisti di automobili hanno sempre cercato di ridurre rumori e fruscii interni all’auto, ma ora si trovano a fare i conti con un altro problema: il rumore delle auto elettriche non c’è ma bisogna invertarselo per la di sicurezza di pedoni, ciclisti o non vedenti. La questione è in discussione al Parlamento Europeo che, vista l’accelerazione del mercato delle auto ibride o elettriche, ha studiato una norma per obbligare i costruttori a farle suonare, magari tutte allo stesso modo, sotto i 20 Km/h.

Il Dipartimento dei Trasporti degli Stati Uniti (DOT) sta studiando una norma per rendere obbligatorio il rumore nelle auto elettriche che dovranno essere dotate di un altoparlante nella parte inferiore dell’auto. Nello studiare il rumore delle auto elettriche ci sono ovviamente da rispettare le regole sull’inquinamento acustico. Per non annullare il vantaggio dei nuovi motori silenziosi si tratta di arrivare ad un compromesso tra sicurezza e confort, ma non solo.

Rombo del motore elettrico

Quando si parla di mondo dei motori non tutti sono appassionati del silenzio, il rombo del motore è sempre stata una caratteristica essenziale e irrinunciabile delle auto da corsa o sportive. I costruttori hanno pensato anche a questo aspetto tanto che Audi dispone di un vero e proprio studio di registrazione digitale in cui vengono progettati i suoni delle auto elettriche. Utilizzando sintetizzatore e tracce audio campionate è stato sviluppato un sistema denominato e-sound che genera il suono in tempo reale tenendo conto diversi parametri come le velocità del veicolo e rotazione del motore

Ogni modello di Audi a seconda degli allestimenti e in particolare della potenza del motore, sarà contraddistinto da un suono unico che gli ingegneri hanno voluto importante ma non invadente. Si è cercato insomma di a unire l’atmosfera tranquilla della tradizionale esperienza di guida elettrica con il piacere di guida e la sicurezza di viaggio, specie in ambienti urbani. Ammesso che pedoni e ciclisti non riescano a notare prima questo bolide che sfreccia nelle vie della città.