Veicoli elettrici

Veicoli elettrici (4)

Informazioni , divulgazione e notizie sul mondo dei veicoli elettrici ed ibridi : auto , moto , bici elettriche , segway , monopattini elettrici e altri veicoli elettrici da città .

Che cos'è un monopattino elettrico o e-scooter, come funziona e la tecnologia che utilizza

Che cos'è un monopattino elettrico o e-scooter, come funziona e la tecnologia che utilizza

Fino a poco tempo fa il monopattino era, nell'immaginario collettivo, un giocattolo per bambini. Negli ultimi anni, grazie allo sviluppo dei mezzi elettrici, è diventato un vero mezzo di locomozione individuale utilizzato da persone di tutte le età.

Il monopattino elettrico si è sviluppato principalmente nei contesti urbani dove gli spostamenti, a causa del traffico, sono sempre più problematici. La sua diffusione ha creato un'impennata nella produzione per far fronte alla considerevole richiesta. Il fattore che ha permesso l'enorme diffusione dei monopattini elettrici è sicuramente la sua semplicità d'uso e la trasportabilità. Spesso infatti il monopattino è ripiegabile e questo lo rende un mezzo ideale per andare in ufficio o al lavoro, anche in contesti dove i parcheggi sono limitati.

La recente emergenza causata dalla pandemia di Covid-19 e l'ulteriore necessità di ridurre il traffico senza sovraffollare i mezzi pubblici ha dato l'impulso definitivo, facendo diventare l'e-scooter un prodotto di massa, anche grazie a incentivi per la mobilità sostenibile come il bonus monopattino.

Vediamo quindi dl comprendere il funzionamento di un monopattino elettrico e analizziamo le vari parti di cui è composto.

 

Le componenti del monopattino elettrico

Il monopattino elettrico è composta da una piattaforma poggia piedi, un manubrio con attacco a T dotato di acceleratore e freno a mano, due ruote (alcuni modelli sono dotati di tre o quattro ruote) e sospensioni anteriori e posteriori.

La maggior parte dei monopattini elettrici inoltre sono dotati di cerniera alla base del manubrio che consente di piegarli, diminuendone le dimensioni e consentendo di trasportarli facilmente.Oltre alle parti estetiche, il monopattino elettrico è formato da 4 componenti principali, ovvero:

  • La batteria
  • Il motore
  • I freni
  • Il regolatore di velocità

Analizziamo quindi queste componenti principali.

Batteria

In commercio si trovano monopattini elettrici con tre tipi di batteria:

  • nichel-metallo idruro
  • piombo acido
  • al piombo acido e ioni di litio.

A seconda del modello viene montato un pacco batterie diverso per conferire caratteristiche di velocità e autonomia diversa.

Batterie al Nichel-metallo idruro (NiMH)

Le batterie NiMH rappresentano la via di mezzo tra le batterie piombo acido e le più recenti ioni di litio. Le batterie NiMH hanno una carica più lunga rispetto a una versione al piombo, ma sono più pesanti della varietà agli ioni di litio. Sono quindi un'alternativa economica alle più costose batterie agli ioni di litio e molto più valida rispetto alle batterie piombo acido.

Batterie al Piombo acido

Sono le più diffuse batterie in ambito elettrico. Le batterie al piombo acido non hanno ancora perso il loro posto come dispositivo di avviamento preferito per le automobili e la fonte di energia per i veicoli elettrici. Anche se più ingombranti e pesanti rispetto ad altri pacchi batteria, sono ancora i più diffusi tra i monopattini elettrici grazie al loro costo contenuto e la buona autonomia.

Batterie agli ioni di litio

E' la più recente tecnologia delle batterie per i monopattini elettrici, ma anche la più costosa.
La tecnologia agli ioni di litio è più potente, mantiene una carica molto più lunga rispetto alle batterie al piombo acido o al NiMH. Inoltre il pacco batteria ioni di litio risulta più leggero e ha dimensioni molto più contenute. Ovviamente tutte queste caratteristiche positive fanno aumentare il prezzo dell'e-scooter che le monta e viene quindi utilizzata nei monopattini elettrici di fascia alta.

Il motore

Altra componente fondamentale del monopattino elettrico è ovviamente il motore. Esso è alimentato del pacco batteria. Esistono diversi tipi di motori che vengono impiegati nei monopattini elettrici. Anche in questo caso il tipo di motore montato determina una variazione del prezzo del monopattino elettrico.

Il motore determina la massima velocità, accelerazione, la capacità di arrampicata, il consumo di energia e le prestazioni. Tutti i monopattini elettrici hanno almeno un motore mentre nei modelli di fascia alta possono essere presenti anche due motori.

Il motore ha una potenza nominale espressa in Watt. Un watt è una misura di potenza equivalente a un joule al secondo , cioè l'unità di energia per l'unità di tempo. Pertanto il termine wattaggio si utilizza come sinonimo di potenza. Un wattaggio del motore più elevato, consentirà al motore un'accelerazione più rapida, la possibilità di trasportare più peso e permetterà di poter scalare pendenze più ripide.

I watt indicano quanta potenza è in grado di consumare il motore. Ovviamente un motore con un valore alto di watt consumerà molta più energia in un breve lasso di tempo. È anche vero che più energia consuma più energia meccanica produrrà e quindi la velocità di crociera sarà maggiore. Più in generale, la potenza del motore è un buon modo per confrontare le prestazioni dei diversi monopattini elettrici.

I freni

Un sistema di frenata di qualità, è essenziale per la sicurezza del pilota e degli altri. Permette di controllare la guida e prevenire incidenti. I freni dei monopattini elettrici possono essere suddivisi in due categorie: freni meccanici e freni elettronici.

I sistemi di frenatura meccanica sono quelli che si basano su un meccanismo fisico per rallentare lo scooter e sono i noti freni a disco, a tamburo e a pedale. I sistemi di frenatura elettronici si basano sull'uso del motore stesso per la frenata e includono sistemi di frenatura rigorosamente elettronici e rigenerativi.

I sistemi di frenatura meccanici offrono una frenata molto più forte rispetto ai sistemi elettronici. Tuttavia, i sistemi elettronici traggono vantaggio dal non richiedere alcuna regolazione o manutenzione periodica. Molti monopattini elettrici hanno una combinazione di entrambi i sistemi di frenatura, sia elettronici che meccanici.

Il regolatore di velocità

Il regolatore di velocità invia alimentazione al motore in base alla posizione dell'acceleratore.

Il regolatore di velocità è un componente elettronico nascosto all'interno del monopattino elettrico che controlla il flusso di corrente dalla batteria al motore. È formato da un controller che riceve input dall'acceleratore e dai controlli elettronici del freno e li traduce in una corrente che viene inviata al motore.

I controller sono classificati in base alla tensione e alla corrente che sono in grado di regolare. I monopattini con motori più potenti avranno controller con tensione massima più elevata e valori nominali di corrente massima più elevati.

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Bici elettriche: come funziona la pedalata assistita e ciò che devi sapere prima di acquistarne una.

Bici elettriche: come funziona una bicicletta a pedalata assistita

Le bici a pedalata assistita sono le equivalenti per biciclette delle auto ibride. Sono progettate per accumulare energia durante la pedalata che è possibile utilizzare quando il ciclista è stanco oppure affronta un tratto particolarmente faticoso.

La bici a pedalata assistita è dotata di un motore elettrico montato solitamente vicino alla ruota posteriore o al centro del telaio sprigionando l'energia attraverso il pignone o al mozzo.

Quando si attiva la pedalata assistita si sceglie il livello di assistenza che si intende sfruttare tramite il display posizionato sul manubrio che controlla il sensore. In base al livello di assistenza impostato il motore fornirà un determinato livello di potenza durante la pedalata.

La pedalata assistita è diversa dalla modalità acceleratore delle bici elettriche perché richiede ai ciclisti di pedalare mentre la modalità acceleratore non richiede nessuna pedalata in quanto utilizza esclusivamente il motore per far avanzare la bici. Ciononostante è possibile trovare questa funzione anche sulle bici a pedalata assistita
Diamo un'occhiata più da vicino a come funzionano e alle componenti delle bici a pedalata assistita.

Qui trovi un breve sommario di cosa parleremo in questa guida:

 

Differenza tra bici a pedalata assistita e Speedy Ebike o S-Pedelec

Le bici a pedalata assistita sono dimensionate per avere motori con potenza massima nominale continua di 250 W. Tale potenza è determinata dalla normativa che definisce questa come potenza massima affinché i veicoli che soddisfano queste caratteristiche possano essere considerati, a tutti gli effetti, biciclette tradizionali.

Oltre al limite di 250W per il motore, il codice della strada definisce il limite di velocità massima di 25km/h . Oltre questi limiti, la bici elettrica viene equiparata a tutti gli effetti a un ciclomotore e necessita di omologazione, targa, patentino, casco e assicurazione. Una bici elettrica di questo tipo viene definita Speedy ebike o S-Pedelec , per distinguerla appunto da una bici a pedalata assistita che non necessita di tutti adempimenti.

Inutile sottolineare la comodità di avere un mezzo che permetta una mobilità sostenibile e una mobilità smart, soprattutto in città, senza dover sostenere ulteriori costi e pratiche burocratiche come per un ciclomotore. Questo vantaggio, insieme ad incentivi come il bonus bici elettrica, hanno determinato un rapido successo e diffusione delle bici a pedalata assistita.

Le componenti di una bici a pedalata assistita

Le bici a pedalata assistita sono composti da quattro parti chiave:

  • le batterie;
  • il motore;
  • il telaio; 
  • i raggi; 
  • i freni;
  • l'acceleratore (non presente su tutti i modelli).

Batterie e autonomia

Le batterie sono tra le parti più importanti della bici a pedalata assistita in quanto contengono tutta la potenza che permetterà l'assistenza alla pedalata

Dovendo mantenere una struttura agile i produttori di bici a pedalata assistita montano batterie agli ioni di litio in quanto, anche se sono più costose rispetto alle batterie ricaricabili al nichel-cadmio, sono molto più prestanti e durature.

Le batterie rilasceranno l'energia accumulata durante la pedalata in base alla modalità di assistenza richiesta. Ciò implica che più assistenza si chiede minore sarà l'autonomia che si avrà. Solitamente l'autonomia è dichiarata dai produttori delle bici elettriche in km che si possono percorrere. Valori tipici di autonomia di una bici elettrica a pedalata assistita sono dai 50 ai 100km, ma esistono bici elettriche ad elevata autonomia che possono raggiungere anche i 200km di autonomia. Ovviamente si tratta di prodotti di fascia alta o molto alta.

Motore elettrico, potenza massima e velocità massima

Le bici a pedalata assistita hanno motori elettrici integrati nel mozzo della ruota posteriore o anteriore oppure montati al centro della bici e collegati al pignone del pedale. I motori integrati nel mozzo della ruota offrono un eccellente rapporto qualità-prezzo, ma spesso non si trovano su bici elettriche di fascia alta.

motori collegati al pignone, anche se più costosi, tendono ad offrire il trasferimento di potenza in modo migliore, poiché la potenza viene trasferita direttamente nei pedali e l'aggiunta di energia può risultare più naturale rispetto ad avere energia proveniente dalle ruote.

Per quanto riguarda la tecnologia del motore, le bici elettriche impiegano motori brushless a corrente continua, che per assenza di spazzole striscianti determinano minore resistenza meccanica, maggiore durata e minore manutenzione.

Telaio

il telaio di una bici a pedalata assistita è leggermente diverso rispetto ad una comune bicicletta. È solitamente realizzata in lega di alluminio leggera poiché più è leggero il telaio, più leggero è il peso complessivo della bici.
Il peso gioca un ruolo fondamentale in quanto influisce sull'autonomia dell'assitenza alla pedalata. Considerando che esiste un peso aggiuntivo dato dal pacco batteria e dal motore, il telaio deve essere il più leggero possibile.

I raggi delle ruote

Anche i raggi della ruota differiscono da quelli di una bici classica. Devono essere infatti più forti. Questo perché se il motore elettrico si trova nel mozzo fa girare la ruota con una maggiore forza di rotazione e ciò potrebbe piegare o rompere i raggi.

Freni

Le bici a pedalata assistita possiedono un sistema di frenata chiamata frenata rigenerativa. Questo tipo di frenata permette di accumulare energia durante la frenata. È il medesimo principio che viene utilizzato nelle auto ibride.

Acceleratore

Oltre alla funzione di pedalata assistita, alcune bici sono dotate di un acceleratore che attiva e utilizza il motore con la semplice pressione di un pulsante posizionato sul manubrio. In questi casi non è necessario pedalare per avanzare in quanto l'accelerazione della bici sarà determinata dalla posizione del variatore. 
Il variatore trasmetterà l'impulso direttamente al motore il quale, alimentato dalla batteria, trasmetterà l'energia direttamente al mozzo o al pignone.

Il sensore

Il sensore è un componente chiave di una bicicletta a pedalata assistita in quanto permette di selezionare la modalità di assistenza alla pedalata di cui si necessita, rilevare la velocità di crociera e monitorare il livello di carica della batteria.

Il sensore può essere di due tipi:

  • di velocità;
  • di coppia.

Il sensore di velocità

Il sensore di velocità, quando si inizia a pedalare, aziona automaticamente il motore fornendo assistenza alla pedalata sin dall'inizio della guida. Ciò consente di avere un'uniformità di pedalata indipendentemente dal tracciato. Risulta molto comodo per quelle persone che devono percorrere ampie distanze permettendo di stancarsi meno anche se questo tipo di sensore consuma più velocemente la carica della batteria.

Una funzione importante del sensore di velocità è quello che il motore deve spegnersi al raggiungimento della velocità massima di 25km/h , altrimenti si rientra nella definizione di Speedy E-Bike sopra accennata, con tutti gli oneri annessi. Trattandosi comunque di una bici a tutti gli effetti, il guidatore può comunque procedere nella pedalata autonoma superando i 25km/h , ma non deve farlo con l'assistenza del motore.

Il sensore di coppia

Il sensore di coppia invece permette di avere l'assistenza alla pedalata solo dove il pilota comincia a fare più fatica. Il sensore rileva la diminuzione della pedalata e risponde con la quantità di assistenza necessaria da abbinare alla pedalata del pilota. Ciò permette di avere una sensazione di pedalata più naturale, in quanto non viene soppressa la fatica, e prolunga la durata della carica della batteria della bici a pedalata assistita.

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Che cos'è un hoverboard, come funziona e la tecnologia che c'è dietro uno skateboard elettrico.

Che cos'è un hoverboard, come funziona e la tecnologia che c'è dietro uno skateboard elettrico.

L'hoverboard, o più precisamente uno scooter autobilanciato detto anche skateboard elettrico, hanno iniziato a vedere la loro commercializzazione dal 2015. Negli ultimi anni il loro utilizzo è aumentato esponenzialmente, anche grazie agli incentivi statali per favorire la mobilità sostenibile. Infatti non è insolito vedere bambini e adulti utilizzare skate elettrici per strada e nelle piste ciclabili.

La domanda di questi dispositivi è diventata talmente alta che diverse aziende si sono dedicate alla loro produzione. Ciò ha permesso di creare hoverboard per tutte le fasce d'età e per tutte le tasche.

Esistono hoverboard a prezzi contenuti, come gli Hoverboard Nilox e Decathlon, fino ad arrivare anche a dispositivi creati e commercializzati da grandi marchi come gli Hoverboard Lamborghini.

In questo articolo analizzeremo il funzionamento di un hoverboard parlando di tutte le componenti di cui è composto e il ruolo che ricoprono per consentire l'utilizzo del prodotto. Ecco i punti che andremo ad affrontare:

 

Il principio d'utilizzo dell'hoverboard

Il principio su cui si basa l’hoverboard è il baricentro.  L’hoverboard per funzionare deve capire in ogni istante dove si trova il centro di gravità dell'utilizzatore. Questa informazione gli viene trasmessa dall’accelerometro e dal giroscopio.

Qualunque modifica al centro di gravità, anche la più piccola, viene immediatamente rilevata e trasmessa al motore che fornisce una contro pressione alle ruote per mantenere il pilota sempre in posizione verticale.

Gli hoverboard sono costruiti in modo tale che ciascuna delle ruote abbia il proprio giroscopio, sensore di inclinazione e sensore di velocità. Sono posizionati sotto il telaio dove l'utilizzatore posiziona i piedi.

Una volta che l'utente posiziona i piedi sulla tavola, il giroscopio fornisce i dati alla scheda logica ogni qualvolta l'utente si inclina in avanti o all'indietro. Quando non si inclina, il sensore IR, che si trova sotto il posizionamento del piede, fornisce dati alla scheda logica per non muoversi e non far funzionare il motore. Percependo la pressione sui poggiapiedi l'hoverboard si muoverà di conseguenza.

Le componenti di uno scooter autobilanciato

Per comprendere il funzionamento di un hoverboard è doveroso conoscere le varie componenti di cui è formato. Queste componenti lavorano in sincrono permettendo il movimento.  Queste componenti sono:

  • Due ruote con due motori e due sensori IR;
  • Due giroscopi;
  • Due sensori di inclinazione / velocità;
  • Una scheda logica;
  • Un pacco batteria;
  • Un interruttore di alimentazione;
  • Un carter di plastica
  • Un telaio con perno centrale
  • Una Porta di ricarica

I sensori IR 

I sensori IR sono sensori molto comuni che utilizzano i raggi infrarossi per ottenere i dati riflessi dall'oggetto per misurarne la presenza e la distanza dal sensore che possono essere utilizzati per molte applicazioni.

I sensori di inclinazione e velocità

I sensori di inclinazione e velocità misurano la velocità delle ruote in movimento in giri / min (giri al minuto) e inviano i dati al giroscopio e alla scheda logica per controllare la velocità.

La scheda logica

È l'unità centrale di elaborazione dell' hoverboard. Questa scheda logica ha un microprocessore come componente principale. Invia e riceve i dati da tutti i sensori, invia i dati elaborati ai motori per il movimento richiesto dall'utilizzatore consentendo regolazioni continue. Gestisce inoltre anche l'alimentazione dalle batterie.

I giroscopi

È il componente più importante, tanto che l'altro nome di questo veicolo è "Gyro scooter". Il giroscopio misura sostanzialmente il cambiamento angolare in base allo spostamento di massa all'interno del giroscopio.

Gli hoverboard montano un giroscopio elettronico che usa l'effetto Coriolis per il suo funzionamento. Quando una massa si sta muovendo in una particolare direzione con una velocità particolare e quando viene esercitata una velocità angolare esterna il cui asse è perpendicolare al moto, si verificherà una forza di Coriolis che sarà perpendicolare a entrambi, causando uno spostamento perpendicolare della massa.

I pacchi batteria

La batteria più comunemente usate sugli hoverboard sono batterie al litio da 36V 4400 mAH. Le batterie oltre ad essere il “carburante” del dispositivo, determinano la potenza dell'hoverboard e la relativa velocità massima raggiungibile. La durata del pacco batteria è influenzato dalla qualità ma anche dall'utilizzo.

Le ruote e i motori

Gli hoverboard hanno sempre due motori, uno per ogni ruota. Ciò consente alle ruote di accelerare e muoversi indipendentemente l'una dall'altra a velocità diverse. Ogni ruota è dotata di sensori che leggono la velocità inviando questa informazione ai giroscopi.

Come funziona un Hoverboard

Gli hoverboard sono costruiti in modo che ciascuna delle ruote abbia il proprio giroscopio e sensore di velocità e inclinazione. Sono posizionati sotto il telaio dove l'utente posiziona i piedi. Una volta che la persona posiziona i piedi sulla tavola, il giroscopio fornisce i dati alla scheda logica ogni qualvolta la persona si inclina in avanti o all'indietro.
Quando non si inclina, il sensore IR, che si trova sotto il posizionamento del piede, fornisce dati alla scheda logica per non muoversi e non far funzionare il motore.

Se inclinato in una particolare direzione e un angolo definito, i dati dal giroscopio vengono trasmessi alla scheda logica per far funzionare il motore che consente alle ruote di ruotare e il pilota si sposta in avanti. Maggiore è l'inclinazione, maggiore sarà la velocità.

Ogni ruota è dotata del proprio giroscopio anche per poter girare. Per svoltare a sinistra, il pilota sposta la gamba destra in avanti, facendo cosi muovere solo la ruota destra e tenendo spento il motore della ruota sinistra. Ciò porterà ad una svolta a sinistra. Allo stesso modo per la svolta a destra, il piede di sinistro si sposterà in avanti.

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I veicoli elettrici : quale impatto sull'ambiente e sulla rete di distribuzione elettrica

La diffusione dei veicoli elettrici : i numeri

Annunciata da almeno un decennio , la rivoluzione dei veicoli elettrici a batteria ( Battery Electric Vehicle, BEV ) , sembra essere davvero alle porte. Per quanto riguarda le auto , le statistiche degli ultimi anni a livello mondiale indicano parlano chiaro : +70% nel 2018 rispetto al 2017 , +40% nel 2019 sul 2018 , con la Cina principale mercato mondiale dove le auto elettriche nel 2018 sono raddoppiate rispetto al 2017 , con 1,5 milioni di auto elettriche in circolazione nel paese .

Ancora più alta è la penetrazione nel mercato che riguarda il traffico cittadino : la diffusione di mezzi pubblici a trazione elettrica è tra gli obiettivi di quasi tutte le metropoli occidentali , mentre i cosiddetti veicoli elettrici da ultimo miglio come bici elettriche ( dette anche e-bike ) o a pedalata assistita , gli scooter elettrici , le bighe elettriche ( note anche come segway dal nome del primo produttore che le ha immesse nel mercato ) , gli overboard , i monopattini elettrici , gli e-pitbike e i quad elettrici sono ormai parte integrante della nostra esperienza quotidiana nelle grandi città e non solo.

Inevitabile che questo rapido incremento dei mezzi a batteria richiederà un consistente aumento nella fornitura e distribuzione di energia elettrica : oggetto di questo articolo sono due :

- analizzare quanto gli effetti sull'ambiente dei veicoli elettrici dipendano dalle fonti di energia utilizzata per produrre l'energia necessaria alla ricarica delle batterie
- quale impatto può avere questo incremento sulla produzione ( quanto e come ) e distribuzione dell'energia elettrica , soprattutto in Italia .

I rendimenti e le energie in gioco : è davvero conveniente per l'ambiente l'auto elettrica ?

La prima domanda che un neofita potrebbe porsi è se l'auto elettrica , e i veicoli elettrici in generale , comportino davvero convenienze per l'ambiente rispetto ai veicoli tradizionali a combustione .

Nel veicolo a combustione vi è infatti conversione di energia chimica in energia termica ed infine in energia meccanica per svolgere un lavoro , con produzione di un determinato quantitativo di CO2 ed altri agenti inquinanti , immediatamente visibili dallo stesso utilizzatore finale.

Nel veicolo elettrico , dal lato dell'utilizzatore , vi è conversione di energia elettrica in energia meccanica senza emissione locale di anidride carbonica , polveri sottili ed altri agenti inquinanti , ma è naturale chiedersi :

1) come viene prodotta questa energia elettrica : da combustibili fossili , da energia nucleare , da fonti rinnovabili ? La risposta varia ovviamente da nazione a nazione e nelle righe che seguono analizzeremo il caso italiano ;
2) quanta di questa energia è necessario produrre a parità di lavoro meccanico svolto per effettuare lo stesso spostamento in termini di spazio ( km ) .
3) quanta energia non rinnovabile è necessario utilizzare per le attività non legate alla sola percorrenza chilometrica : per i mezzi tradizionali possiamo considerare ad esempio i costi in termini economici ed ambientali per l'estrazione , la raffinazione e il trasporto dei carburanti , per i veicoli elettrici una questione molto importante sono i costi ambientali di produzione e smaltimento delle batterie .

Lasceremo la terza questione come uno spunto di riflessione per far capire che un'analisi costi/benefici davvero completa è molto più complessa di quanto la si voglia far sembrare. Trattarla ci porterebbe molto fuori dall'oggetto di questa trattazione , suggeriamo questo link per approfondire .

Proviamo a rispondere invece alle prime due domande , individuando 4 diverse possibili situazioni :

A) l'energia elettrica è prodotta localmente da fonti rinnovabili . E' il caso in cui il cliente con il veicolo elettrico possa accedere , presso la propria abitazione o altri punti di ricarica , a colonnine di ricarica con energia prodotta sul posto da fotovoltaico , eolico o altre fonti rinnovabili . Questa situazione è quella ideale per l'ambiente , perché sono praticamente nulle sia le emissioni di CO2 ed inquinanti che le perdite per il trasporto dell'energia. Le uniche perdite si hanno nel sistema di ricarica delle batterie ( rendimento circa l'80% ) e nella trasformazione dell'energia elettrica in energia meccanica dovuta al motore elettrico , ma va specificato che i motori elettrici hanno rendimenti molto elevati se paragonati ai motori termici  ( superiori all'80% con valori tipici intorno al 90-95% ) .

Una parentesi riguardo le perdite alla colonnina di ricarica è doverosa : l'energia persa è dovuta in questo caso alla dissipazione termica per effetto Joule sui componenti . L'effetto Joule sui cavi elettrici e sugli altri componenti della stazione di ricarica è tanto più alto quanto più è alta la corrente e tanto più basso quanto più sono sovradimensionate le sezioni e le portate. A meno di sovradimensionare i componenti della stazione di ricarica , pertanto , l'esigenza di ridurre le perdite è in contrasto con l'esigenza di ridurre i tempi di ricarica.

B) l'energia elettrica è prodotta da fonti rinnovabili in punti remoti rispetto al punto di ricarica , ovvero presso centrali elettriche ( idroelettiche , ecc ) o impianti di generazione ( fotovoltaico , eolico , ecc ) . Questo caso è meno ideale del precedente , ma sempre molto conveniente per l'ambiente : oltre alle perdite del motore ci sono le perdite sulla rete di distribuzione , ma la produzione di CO2 , inquinanti e altri svantaggi per l'ambiente resta comunque nulla.

C) l'energia elettrica è prodotta da energia nucleare ( che ovviamente non può che essere "remota" rispetto al punto di ricarica , a meno di non avere una centrale nucleare in casa ! ) . Abbiamo evidenziato la casistica dell'energia nucleare in un caso a parte perché :

- non si tratta di un'energia fossile , seppure non sia a zero emissioni di CO2 considerando l'intero ciclo di vita dell'impianto di produzione ( ma in questo senso non lo sono neanche gli impianti fotovoltaici ed eolici ) ;
- pur avendo un impatto relativamente basso di CO2 e gas serra , implica comunque una serie di svantaggi dal punto di vista ambientale in caso di incidenti alla centrale stessa , nello smaltimento dei rifiuti e al termine del ciclo di vita della centrale , che sono ampiamente dibattuti e che in Italia hanno portato all'abbandono di questa fonte di energia ;
- proprio per la rinuncia italiana al nucleare , la quota di energia elettrica prodotta da nucleare comporta ancora maggiori perdite nel sistema di distribuzione dovute alla sua importazione dall'estero.



D) l'energia elettrica è prodotta da centrali che impiegano combustibili fossili . Ovviamente questa situazione è la più sfavorevole per l'ambiente rispetto alle precedenti e l'analisi deve farsi più qualitativa : da entrambe le parti c'è all'origine un'energia termica generata da carburanti fossili , il confronto va fatto tenendo conto del rendimento di una centrale elettrica con combustibile fossile ( carbone ? gasolio ? gas ) e quello di un motore a combustione interna di un'automobile tradizionale.

Andrebbero confrontati :

- da una parte il rendimento totale del sistema centrale elettrica - rete di distribuzione - motore elettrico e quindi , per percorrere ipotizziamo 1km , quanto combustibile sarebbe necessario e quanti gas serra emette ;
- dall'altra parte il rendimento del solo motore del veicolo tradizionale e le sue emissioni di CO2 per percorrere lo stesso km.

Se prendiamo valori tipici e facciamo confronti considerando le tante casistiche di auto a combustione ( auto diesel ? benzina ? gas ? Euro 4 ? Euro 5 ? Euro 6 ? ) e di centrali elettriche ( una centrale a carbone inquina molto di più di una centrale a gas ) , ci rendiamo conto che quando l'energia che alimenta il veicolo BEV proviene da fonti fossili la convenienza dell'auto elettrica non è così scontata ed entrano in gioco mille sfaccettature : età del parco auto ( sia tradizionale che elettrico ) , tipologia di centrale , qualità del sistema di distribuzione.

Se consideriamo ad esempio un caso più favorevole per le auto tradizionali , ovvero considerando un moderno motore a combustione che può raggiungere anche un rendimento del 40% , e lo confrontiamo con il caso più sfavorevole per un'auto elettrica , ipotizzando un rendimento del motore elettrico pari al 90% , l'80% per il sistema di ricarica delle batterie , produzione dell'energia da centrale a carbone ( la centrale a carbone italiana con maggior rendimento ha il 46% ) con il 6.5% di perdite nella distribuzione elettrica siamo ad un rendimento complessivo del sistema centrale-auto elettrica intorno al 30% . 

Se consideriamo invece un caso più favorevole alle auto elettriche , con motore a benzina di rendimento tipico 28% , per l'auto elettrica stessi valori del caso precedente ma ma con energia prodotta da centrale termoelettrica a ciclo combinato gas-vapore ( che può raggiungere un rendimento anche del 60% ) , il sistema centrale-distribuzione-ricarica-motore elettrico avrebbe un rendimento complessivo intorno al 40% , decisamente più favorevole rispetto all'auto a benzina.

Questo per limitarsi alla sola efficienza energetica e senza prendere in considerazione anche le emissioni inquinanti. Inutile dire che tra questi due casi limite vi sono infiniti casi intermedi , che impongono di considerare tantissime variabili e rendono ancora più importante prendere in considerazione il mix energetico della produzione di energia elettrica.

Il mix energetico : da dove proviene l'energia elettrica consumata in Italia

Da quanto detto nel paragrafo precedente, appare chiaro che quanto più l'energia elettrica viene prodotta da fonti non fossili e tanto più possiamo avere la certezza che il ricorso ad auto elettriche sia conveniente per l'ambiente. 

Nel 2017 il mix energetico italiano , secondo il GSE , era così composto :

- Fonti rinnovabili 36,60%
- Carbone 13,75%
- Gas 42,34%
- Petrolio 0,75%
- Nucleare 3,68%
- Altre fonti 2,88%

Idealmente questo mix dovrebbe tendere sempre più verso le fonti rinnovabili , ma questo non è sempre scontato : sempre la stessa fonte ufficiale riporta che nel 2016 , invece , la percentuale di energia elettrica italiana da fonti rinnovabili era al 38.85% ed è quindi diminuita nel tempo.

Questo perché le percentuali dipendono anche dal fabbisogno complessivo e , in quest'ottica , diventa fondamentale anche il nostro ultimo tentativo di analisi : che impatto avrebbe un massiccio sviluppo delle vendite dei veicoli elettrici a batteria sulla fornitura e la distribuzione dell'energia elettrica in Italia ?

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