Trazioni alternative
Tutto quello che c'è da sapere.
Il motore a combustione ci accompagnerà ancora per molto tempo. Ma gli automobilisti chiedono sempre più spesso delle alternative. I veicoli elettrici e ibridi fanno ormai parte dello scenario stradale e i primi veicoli a celle a combustibile circolano già sulle nostre strade. La maggior parte dei produttori ha reagito ampliando di conseguenza la propria gamma di modelli. Scoprite tutto quello che c’è da sapere sulle nuove tecnologie di propulsione qui.
Quanto sono ecologiche le nuove tipologie di trazioni?
Gli esperti calcolano l’impatto ecologico di una tipologia di trazione a partire dalla sua produzione al suo funzionamento fino al suo riciclaggio. Vengono considerate anche le emissioni di gas serra rilasciate durante la preparazione e la produzione del combustibile o dell’elettricità. Da questo punto di vista, l’auto elettrica vanta il miglior risultato, tuttavia solo se vengono utilizzate fonti energetiche rinnovabili e se la batteria viene riciclata dopo aver raggiunto la fine della sua vita utile o se viene utilizzata come dispositivo di accumulo di energia stazionario. Anche le auto ibride risultano essere più efficienti rispetto ad automobili di dimensioni comparabili con motore a combustione convenzionale. Risultati ancora migliori provengono dai veicoli ibridi plug-in, che solitamente, per sbrigare le faccende quotidiane, sfruttano esclusivamente il motore elettrico. Questa tipologia di veicolo elettrico «part-time» costituisce la tecnologia di propulsione alternativa del momento. Altrettanto ecologici, i veicoli a gas naturale che occupano le prime file nelle classifiche ambientali. Infatti il gas naturale ha una combustione più ecologica rispetto alla benzina o al diesel. Più alta è la percentuale di biogas, più si riducono le emissioni di gas a effetto serra. Le auto a celle a combustibile, il cui terminale di scarico emette solo vapore acqueo, potrebbero rappresentare il futuro della mobilità su gomma, una volta risolto il problema della produzione di idrogeno che necessita un elevato dispendio energetico.
Quale sistema di trazione alternativo vanta più autonomia?
Le distanze che possono percorrere le auto di serie con propulsori alternativi senza dover fare rifornimento dipendono dalla tecnologia impiegata ma anche dalle condizioni ambientali e dallo stile di guida. Quest’ultimo, in particolar modo, può addirittura dimezzare l’autonomia massima del veicolo! Attualmente, la maggiore autonomia tra i propulsori alternativi è offerta dai motori Full Hybrid o Plug-in Hybrid. La capacità di immagazzinare energia della loro tecnologia, derivante da un motore elettrico e uno a combustione, che brucia benzina o diesel, consente un’autonomia media di 850 km. Attualmente le auto a celle a combustibile percorrono circa la metà di questa distanza, ottenendo quindi un’autonomia media di 480 km. Dopodiché bisogna riempire nuovamente i loro serbatoi di idrogeno. Le auto a gas percorrono mediamente 400 km con un pieno. Anche se i serbatoi dei modelli CNG sono significativamente più grandi di quelli dei modelli GPL, la loro autonomia rimane comunque simile poiché il gas di petrolio liquefatto (GPL) richiede meno volume del gas naturale (CNG/LNG) per immagazzinare la stessa quantità di energia. Le auto elettriche a batteria attuali raggiungono in media circa 260 km. Tuttavia, la loro autonomia è piuttosto mutevole a causa di influenze ambientali come temperature esterne troppo fredde o troppo calde.
* Tendenza fortemente in aumento
Fonte: ADAC, 7.2018; dati determinati durante prove pratiche.
L’acquisto conviene anche da un punto di vista economico?
I veicoli equipaggiati con propulsori alternativi hanno prezzi d’acquisto relativamente più alti, ad eccezione dei modelli ibridi, che hanno circa lo stesso prezzo di un’auto a diesel equiparabile. Le auto elettriche, nello specifico, non possono tenere il passo in termini di costi. Anche se stanno diventando sempre più accessibili grazie al maggior numero di unità prodotte e ai progressi tecnologici. I costi di fabbricazione delle batterie ad esempio sono diminuiti dell’80 % nell’ultimo decennio. Il prezzo d’acquisto più alto viene tuttavia compensato da spese di gestione e di manutenzione più basse. L’energia elettrica (ad es. l’energia elettrica notturna) è più economica della benzina o del diesel, e i motori elettrici non hanno pressoché bisogno di manutenzione. Si stima che i costi di manutenzione di un veicolo elettrico siano solo un terzo in confronto a quelli di un veicolo alimentato in modo convenzionale. Inoltre, bisogna anche tenere conto degli incentivi all’acquisto erogati dallo stato. In conclusione: se si considera l’intero ciclo di vita di un veicolo e a condizione che la tecnologia venga utilizzata in modo coerente, un’auto con una trazione alternativa non rappresenta un bene solo per l’ambiente, ma anche per il portafoglio.
Quanto tempo occorre per ricaricare completamente la batteria di un’auto elettrica?
Il tempo necessario per ricaricare completamente la batteria di un’auto elettrica dipende dalla tecnologia di ricarica e dalla capacità della batteria stessa, nonché dal tipo e dalla potenza di carica della stazione di ricarica o della presa. In linea di massima si applica la seguente regola: le stazioni di ricarica rapida permettono tempi di ricarica più brevi e sono alimentate da corrente continua. La ricarica tramite le prese normali richiede più tempo. In mezzo si trovano le cosiddette wallbox. Queste stazioni di ricarica a muro dei produttori di auto elettriche possono essere installate a casa e accelerano il processo di ricarica rispetto alle prese normali. Sia le wallbox che le prese domestiche sono alimentate da corrente alternata. Il tempo di ricarica può essere calcolato in modo approssimativo mediante la capacità della batteria e la potenza di ricarica. Per fare questo, bisogna dividere la capacità della batteria in wattora per la potenza della fonte energetica in watt e addizionare al risultato un’altra ora. Questa formula tiene conto di un valore medio poiché vi sono fattori tecnici che tendono a rallentare la carica. Esempio: se una batteria per auto elettriche con una capacità di 24 kWh viene caricata tramite una presa normale con circa 2,3 kilowatt di potenza di carica, il tempo medio di ricarica sarà circa 11,5 ore.
Come è organizzata l’infrastruttura di ricarica?
Circa l’80 % delle operazioni di ricarica avvengono in ambienti privati, per esempio nel garage, e nella maggior parte dei casi tramite una «wallbox», che sempre più spesso viene accostata a un impianto fotovoltaico. La cosiddetta «ansia da autonomia» è infondata in Svizzera, poiché vanta una delle reti di ricarica più dense al mondo per quanto riguarda l’elettromobilità con oltre 5700 opzioni di ricarica pubbliche (2021), e la tendenza è in aumento. Anche la rete di stazioni di ricarica rapida (>/= 22 kW di potenza di ricarica) sta crescendo rapidamente, soprattutto lungo le autostrade. In qualità di membro di una rete di ricarica, si beneficia inoltre di condizioni preferenziali, anche se bisogna fare attenzione alla copertura nella regione preferita. Tutti i fornitori offrono la possibilità affiliarsi per fruire di elettricità ecologica. I cavi e le prese di ricarica sono in gran parte standardizzati. L’Associazione svizzera per l’elettromobilità all’indirizzo www.swiss-emobility.ch propone un «trova stazioni di ricarica» con informazioni sull’infrastruttura locale.
Esistono degli standard di ricarica universali?
In Europa, il CCS (Combined Charging System) è considerato come lo standard. Funziona con i connettori Tipo 2 e Combo2 e consente la ricarica sia con corrente continua che alternata tramite cavi di ricarica Tipo 3. In tutta l’UE entrambi i tipi di prese sono definiti connettori standard per potenze di carica superiori a 3,6 kW per la corrente alternata e superiori a 22 kW per la corrente continua. La spina trifase Tipo 2, nota anche come spina Mennekes, è la più diffusa in Europa. La presa Combo 2 integra il Tipo 2 con l’aggiunta di due contatti di potenza supplementari e permette così una ricarica veloce sia con corrente alternata che continua ad un massimo di 170 kW. Le stazioni di ricarica pubbliche sono di solito dotate di prese di Tipo 2 a cui può essere collegato qualsiasi cavo di ricarica di Modo 3, anche se le auto elettriche sono dotate di una presa di Tipo 1. Nell’ambito privato si possono usare anche cavi di ricarica di Modo 2, tuttavia sono considerati «cavi di alimentazione di emergenza». Poiché le prese domestiche potrebbero essere soggette a un sovraccarico causato dal continuo ed elevato carico, non dovrebbero essere utilizzate in modo permanente.
Tipo 1
Tipo 2
Combo (CCS)
CHAdeMO
Esistono fondi pubblici per lo sviluppo delle auto ecologiche?
La Svizzera promuove la mobilità ecologica ed efficiente dal punto di vista energetico: oltre alla Confederazione (riduzione dei dazi), anche molti cantoni, città e comuni offrono incentivi finanziari. Tuttavia, i programmi di incentivazione variano ampiamente, come mostra un’occhiata al sito web dedicato www.swiss-emobility.ch. I possibili incentivi includono una (parziale) rinuncia alla tassa sui veicoli a motore o contributi per le auto particolarmente ecologiche, nonché contributi per l’acquisto o l’installazione di stazioni di ricarica.
Automobili ibride
Lo scopo principale delle batterie delle automobili era quello di fornire energia al motorino di avviamento e ad altre utenze elettriche fino a quando, nel 1997, Toyota lanciò la Prius, la prima auto prodotta in serie con una trazione ibrida. Questo veicolo presentava una batteria aggiuntiva a bordo. Il principio più diffuso, ossia l’ibrido parallelo, in cui un motore elettrico supporta il motore a combustione, è stata per molti anni la tecnologia adibita al risparmio di carburante per eccellenza. Sebbene i veicoli ibridi traggano tutta l’energia dal combustibile fossile, la riduzione in termini di consumo si verifica poiché utilizzano il combustibile in modo più intelligente. L’azionamento misto, dove nel sistema di trasmissione vengono combinate la forza del motore elettrico e del motore a combustione, richiede un sofisticato software di controllo. La batteria ibrida, infatti, viene caricata esclusivamente dal motore a combustione tramite un generatore e dal recupero di energia durante le fasi di frenata e di decelerazione. Il motore a combustione si spegne il più spesso possibile, inoltre i veicoli ibridi si spostano negli ingorghi stradali in modo pressoché silenzioso. E questo fa risparmiare denaro e favorisce la salvaguardia dell’ambiente.
Speciale
I veicoli ibridi non hanno bisogno di essere ricaricati mediante una presa, possono fare riferimento presso qualsiasi pompa di benzina
e possono ricoprire brevi distanze in modalità completamente elettrica.
Il computer di bordo orchestra l’interazione ottimale tra il motore elettrico e il motore a combustione.
Le auto ibride dispongono di una tecnologia ad alto voltaggio.
Plug-in-Hybrid (PHEV)
Un veicolo Plug-in Hybrid unisce il meglio dalle due tecnologie: un motore a combustione e almeno un motore elettrico. Funziona come una vettura ibrida, ma dispone di una batteria più grande con una maggiore capacità, nonché di una connessione per la corrente elettrica che le consente di fare rifornimento sia presso una stazione di servizio, sia tramite una presa di corrente, sia presso una stazione di ricarica. Un veicolo Plug-in Hybrid può percorrere diverse decina di chilometri in modalità esclusivamente elettrica, a zero emissioni locali e in modo particolarmente silenzioso. Più che sufficiente per svolgere gli acquisti quotidiani o per recarsi a lavoro. Il PHEV, comunemente noto come «ibrido ricaricabile», è particolarmente a suo agio all’interno del traffico urbano, perché ricava la sua energia anche durante le fasi di decelerazione attraverso il recupero. Il motore a combustione, a sua volta, dimostra tutto il suo potenziale sulle lunghe percorrenze. La propulsione priva di emissioni di CO2 rappresenta un bene per l’ambiente, ma anche per il portafoglio, a condizione che l’auto venga ricaricata regolarmente.
Speciale
Un veicolo ibrido plug-in offre molta flessibilità a chi, ad esempio, si reca a lavoro in modalità completamente elettrica e che talvolta deve ricoprire lunghe distanze.
Dato che in media si percorrono meno di 40 km al giorno, un veicolo ibrido plug-in può essere adoperato in modalità completamente elettrica per la maggior parte del tempo.
E quando la batteria è scarica si passa tranquillamente al motore a combustione.
Automobili elettriche
I veicoli elettrici sono privi di emissioni locali e pressoché silenziosi su strada. Oltre alla batteria di avviamento, dispongono di una batteria di trazione in sostituzione del serbatoio del carburante. Possono essere caricati tramite qualsiasi presa domestica, mediante una wallbox o presso una stazione di ricarica (rapida) pubblica. L’«elettrica», dispone della coppia massima già da ferma. L’accelerazione fluida, fino al raggiungimento della velocità massima, crea un’esperienza di guida completamente nuova e rilassante. Le strade preferite dalle auto elettriche sono sicuramente le aree urbane. Un ulteriore espediente volto al risparmio energetico dimostra il suo valore soprattutto nel traffico cittadino, caratterizzato da molteplici fasi di stop-and-go: attraverso il cosiddetto recupero, i veicoli riciclano l’energia sprigionata durante la frenata che altrimenti verrebbe inutilmente dispersa sotto forma di calore nei dischi dei freni. Grazie al miglioramento delle prestazioni e della capacità di immagazzinamento dell’energia delle batterie, i veicoli elettrici possono anche ricoprire distanze più lunghe con una sola carica della batteria. Questo tipo di propulsione risulta essere ancora più ecologico se la corrente elettrica viene generata a emissioni zero e se la batteria viene riutilizzata dopo l’uso nell’auto elettrica, ad esempio come unità di stoccaggio di energia stazionaria («second life»).
Speciale
Maneggevole; impiego di frizione e cambio non necessario.
Rispetto ai motori a combustione, i motori elettrici sono costituiti da un minor numero di componenti; pertanto si riducono gli interventi di manutenzione.
Possibilità di ricarica presso le stazioni di ricarica rapida ad alto voltaggio in meno di 30 minuti.
Ideale per pendolari e per la guida urbana.
Gas naturale, biogas, gas di petrolio liquefatto, bioetanolo
I motori a combustione possono anche essere alimentati con gas naturale, biogas e gas di petrolio liquefatto. Il gas naturale è costituito principalmente da metano e alimenta i motori a combustione tramite CNG (Compressed Natural Gas). Può essere miscelato con il biogas, che è ottenuto sia da materiali di scarto, ad esempio rifiuti organici e fanghi di depurazione, sia da materie prime rinnovabili come il mais o la colza. Il gas di petrolio liquefatto (GPL) è composto da gas propano e butano ed è ottenuto principalmente durante l’estrazione di petrolio greggio e gas naturale. I motori alimentati in questo modo emettono molto meno CO2 e quasi nessun particolato. Alcuni produttori propongono questi tipi di motori già franco fabbrica, e i veicoli esistenti possono essere adattati con relativa facilità. Il bioetanolo E85 consiste per l’85 % di bioetanolo e per il 15 % di benzina convenzionale. L’etanolo contenuto nell’E85 brucia senza zolfo e con emissioni di ossido di azoto e monossido di carbonio significativamente inferiori. Le emissioni di CO2 dipendono dal metodo di produzione. Questo perché l’etanolo viene prodotto attraverso la fermentazione di biomassa, per lo più da colture contenenti zucchero o amido.
Speciale
Guidare un’auto a gas è più ecologico e significativamente più economico che guidare un’auto alimentata da benzina o diesel.
In Svizzera, circolano soprattutto veicoli CNG bivalenti, che si riforniscono sia di benzina che di gas naturale. Quando i serbatoi di gas sono vuoti, la tecnologia passa automaticamente alla risorsa di benzina.
Il bioetanolo è un tipo di alcool e ha un odore simile a quello del solvente per unghie.
Il suddetto carburante è oggetto di numerose critiche perché la produzione delle materie prime di origine vegetale (per esempio mais, grano, barbabietola da zucchero, canna da zucchero) è in concorrenza con la produzione di cibo.
Automobili a idrogeno
Forse l’alternativa più valida al motore a batteria è rappresentato dalla trazione a idrogeno o a celle combustibili. L’auto viene alimentata con idrogeno, un gas volatile, e produce la propria elettricità a bordo in una cella a combustibile. Pertanto, anch’essa fa parte della categoria delle auto elettriche, ma con notevoli vantaggi: l’idrogeno può essere immesso in un serbatoio pressurizzato in pochi minuti, e in termini di autonomia, il veicolo a celle a combustibile non ha nulla da invidiare ai suoi concorrenti convenzionali. La sua guida è del tutto priva di gas di scarico nocivi e la centrale elettrica di bordo situata nel fondo del veicolo, oltre all’elettricità, produce solo vapore acqueo. Ma questo non significa che conducenti e passeggeri debbano scendere a compromessi per quanto riguarda agilità e comfort. L’idrogeno viene prodotto in impianti di elettrolisi, impiegando un elevato quantitativo di energia. Da un punto di vista ecologico, il processo si dimostra efficace se gli impianti sono alimentati da un surplus di energia eolica e solare. Un gradito effetto collaterale: l’elettricità verde, accumulata in modo naturale e irregolare, può essere facilmente immagazzinata sotto forma di idrogeno.