Mobilità elettrica: cos’è, vantaggi ed ecosostenibilità - Economyup

LA GUIDA

Mobilità elettrica: cos’è, vantaggi ed ecosostenibilità



Tutto sulla mobilità elettrica: i modelli di veicoli, la ricarica, i vantaggi, l’impatto sull’ambiente

di Pierluigi Sandonnini

06 Giu 2022


Mobilità elettrica

Il 2021 è stato un anno positivo per le auto elettriche: in Italia il numero dei veicoli su strada è raddoppiato, con le Pev (Plug-in Electric Vehicle, somma di auto elettriche a batteria-Bev e veicoli elettrici ibrido plug-in-Phev) che hanno registrato un balzo del 128,34%, con 136.754 immatricolazioni. I dati di Motus-E, associazione che raggruppa tutti gli stakeholders della mobilità elettrica, indicano che nel 2021 sono state immatricolate 67.255 auto elettriche a batteria (+107% sul 2020) e 69.499 Phev (+153,75%).

Per quanto riguarda la quota di mercato, le auto ricaricabili hanno raggiunto il 9,35% sul mercato totale, contro il 4,33% dell’anno precedente.

I primi tre mesi del 2022, tuttavia, sono stati negativi per via dell’assenza degli incentivi statali. Sui veicoli elettrici l’Italia si mostra in ritardo rispetto agli altri mercati europei: Germania, Spagna, Francia, Belgio, Olanda e Regno Unito fanno registrare nei primi mesi del 2022 un incremento di auto elettriche rispetto al 2021. La Germania, ad esempio, vanta un numero di BEV immatricolate oltre 10 volte superiore a quello dell’Italia nel mese di marzo 2022, con un total market circa tre volte superiore.

Le auto elettriche più vendute in Italia 

Le BEV più vendute in Italia fino ad aprile 2022 vedono al primo posto la Fiat 500E (2.049 unità) seguita dalla Dacia Spring (1.606); al terzo posto la Smart Fortwo (1.246); al quarto la Tesla Model Y (937) e al quinto la Renault Zoe (647 unità).

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Per quanto riguarda le ibride plug-in, al primo posto c’è la Jeep Compass (4.172 unità), seguono la Jeep Renegade (2.319), la BMW X1 (1.340), la Mercedes GLE (1.032) e la Peugeot 3008 (947).

Immagine che contiene testo, automobile Descrizione generata automaticamente

Fiat 500E

Che cos’è e cosa si intende per mobilità elettrica? 

Secondo la definizione data da Gartner, la mobilità elettrica (o e-mobility) “rappresenta il concetto di utilizzo di tecnologie di propulsione elettrica, informazioni a bordo veicolo e tecnologie di comunicazione e infrastrutture connesse per consentire la propulsione elettrica di veicoli e flotte”. Occorre poi sottolineare che le cosiddette “tecnologie powertrain” includono veicoli completamente elettrici e ibridi plug-in, nonché veicoli alimentati con celle di combustibile a idrogeno (che genera elettricità).

La mobilità elettrica è considerata una tendenza moderna, ma a essere precisi non si tratta di un’invenzione recente. Nel 1867, prima dell’avvento del motore a combustione, Werner von Siemens presentò all’Esposizione Universale di Parigi il suo generatore elettrico basato sul principio dinamo-elettrico. L’invenzione ha permesso la generazione flessibile e a basso costo di elettricità ovunque sia necessaria e quindi l’elettrificazione nella vita quotidiana, nell’industria e anche nei veicoli.

Breve storia della mobilità elettrica 

Le prime auto con motore elettrico furono presentate alla fine del XIX secolo. Quella del belga Camille Jenatzy stabilì addirittura un record nel 1899: fu il primo veicolo stradale di qualsiasi tipo a raggiungere una velocità di 100 km/h. Dalla fine dell’Ottocento, treni e tram sono stati alimentati con energia elettrica da linee aeree e rotaie. I dati dell’anno 1900 mostrano che le auto elettriche erano ancora diffuse all’inizio del XX secolo: il 22% dei veicoli sulle strade degli Stati Uniti aveva un motore a combustione, il 40% era a vapore e il 38% era alimentato elettricamente. Allora il motore a combustione aveva uno svantaggio: occorreva uno sforzo notevole per mettere in moto i veicoli. Quando fu inventato l’avviamento elettrico, nel 1911, le cose cambiarono radicalmente.

Da allora in poi, i veicoli elettrici sono stati relegati a una nicchia, anche se non sono mai completamente scomparsi. A metà degli anni 1990 è arrivato sul mercato un modello ibrido, la Toyota Prius. Nel 2008, una Roadster californiana è diventata la prima e-car su strada adatta per autostrade e distanze più lunghe.

Come funziona la mobilità elettrica? 

Le auto elettriche offrono prestazioni elevate e hanno un’efficienza molto più alta rispetto ai veicoli con motore a combustione: il rapporto tra l’energia immessa e quella utilizzata è di circa il 90% per i propulsori elettrici, contro il 35% dei motori a benzina e il 45% dei motori diesel. In questi casi il resto viene perso come calore. Ulteriori vantaggi: poiché è disponibile immediatamente una coppia elevata, le auto elettriche possono accelerare più velocemente partendo da 0. Possono anche ottenere energia con l’aiuto dell’inverter, ad esempio quando frenano, e fornirla alla batteria. Le auto elettriche, inoltre, godono di speciali diritti in alcuni paesi e città (parcheggi, tassa di circolazione, zone a traffico limitato).

Auto elettriche 

In un’auto elettrica l’energia è immagazzinata in una batteria ricaricabile. Un dispositivo denominato inverter converte poi la corrente continua della batteria in corrente alternata per far funzionare il motore elettrico. Più efficiente è questa conversione, più a lungo un’auto può viaggiare con una carica completa della batteria. Infine, il motore elettrico converte l’energia elettrica in energia meccanica, azionando le ruote.

Altro componente principale di un’auto elettrica è il convertitore DC-DC, che converte in modo efficiente l’alta tensione della batteria (100-400 volt o più) in una tensione molto più bassa (12 o 48 volt) per i componenti elettronici.

Come si ricarica un’auto elettrica e in quanto tempo? 

Un’auto elettrica deve essere ricaricata utilizzando un’apposita colonnina, pubblica o privata. Secondo uno studio dell’Associazione federale tedesca per l’eMobility, l’80% dei proprietari di auto elettriche le ricarica dalla presa domestica. Il processo di ricarica richiede almeno otto ore, ma può variare a seconda del veicolo e della batteria. Va notato che non tutte le colonnine di ricarica sono progettate per gestire grandi quantità di elettricità per un lungo periodo di tempo. Con le prese domestiche la ricarica può essere quasi quattro volte più veloce. Nelle stazioni di ricarica rapida a corrente continua (DC), tuttavia, una ricarica completa può richiedere solo un’ora (a differenza di quelle in corrente alternata, che deve essere prima convertita in continua dall’inverter dell’auto). Sono già all’orizzonte tecnologie che ridurranno il tempo necessario per ricaricare un’auto a batteria a 20 minuti o meno. Con la nuova Fiat 500E sono sufficienti 5 minuti di ricarica per usare l’auto un giorno intero (50 km).

Quanto durano le batterie di un’auto elettrica? 

La tecnologia per la mobilità elettrica è ancora molto giovane rispetto a quella per le auto con motore a combustione. Questo è il motivo per cui non ci sono studi rappresentativi a lungo termine. A differenza di un’auto con motore a combustione, tuttavia, un’auto elettrica ha il vantaggio di avere meno componenti soggetti a usura. Tuttavia, l’impianto elettrico e il telaio devono essere sottoposti a manutenzione regolare. Un’attenzione particolare è rivolta alla parte più costosa e fondamentale dell’auto elettrica: la batteria. I fornitori affermano che le batterie attuali possono durare fra i 100.000 e i 160.000 chilometri. Ciò corrisponde, in media, a una durata di otto-dieci anni e a circa 500-1.000 cicli di ricarica. In molti casi una batteria esausta può essere riparata o ricondizionata.

Il telaio di un’auto elettrica con i principali componenti; la batteria occupa interamente il pianale

Dispositivi di ricarica per veicoli elettrici, indagine ARERA (h3)

Sono 225 i modelli di dispositivi di ricarica per le auto elettriche censiti e analizzati da ARERA, l’Autorità di regolazione per energia reti e ambiente, con potenze dai 2 kW ai 350 kW, prodotti da 24 aziende. Si tratta di apparati che vanno dalle wallbox casalinghe alle colonnine stradali, dalla ricarica slow e quick (l’86% degli apparati) a quelle fast e ultra-fast.

I prezzi spaziano dai 700 euro dei dispositivi per le famiglie, agli oltre 80mila per le ricariche ultraveloci a uso degli operatori professionali di ricarica, con un prezzo unitario per ogni kW installato che va da 36 a 580 euro, in relazione alla velocità di ricarica (quindi alla potenza elettrica in gioco).

Questi dati sono tratti dalla prima ricognizione “Mercato e caratteristiche dei dispositivi di ricarica per veicoli elettrici” pubblicata da ARERA nel 2021. È uno dei risultati dell’attività dei focus group sulla mobilità elettrica, istituiti dall’Autorità a inizio 2020, che hanno contribuito anche a individuare i termini della sperimentazione partita il 1° luglio 2021 per favorire la ricarica domestica in fasce orarie notturne e festive, con aumento di potenza gratuito.

Auto ibride 

Un veicolo ibrido trae l’energia per muoversi da due propulsori: un motore elettrico e uno a combustione interna – di solito a benzina, il diesel è meno comune. L’obiettivo della trazione ibrida è quello di combinare i vantaggi di entrambi i sistemi di azionamento e bilanciare i loro svantaggi.

Attualmente, il principale vantaggio di un’auto con motore a benzina o diesel rispetto a un sistema di azionamento elettrico è l’autonomia. Ciò è dovuto all’unità di accumulo di energia, la batteria; man mano che le batterie diventeranno più efficienti, l’autonomia aumenterà. Un altro vantaggio dei veicoli con motori a combustione interna è che sono ancora meno costosi da acquistare rispetto alle auto elettriche. D’altro canto, consumano carburante, causano emissioni e sono rumorosi.

Con i motori elettrici, l’accelerazione è più veloce e dinamica. Tuttavia, a causa della batteria, le auto elettriche hanno un’autonomia ridotta rispetto alle auto con motore endotermico.

La sintesi di entrambi i sistemi di azionamento consente di ridurre il consumo di carburante e le emissioni e anche il costo di acquisto, offrendo una guidabilità dinamica e una lunga autonomia. Il motore elettrico supporta o sostituisce il motore a combustione interna, soprattutto quando è inefficiente, e, in determinate situazioni, aumenta le prestazioni.

I veicoli ibridi generano da sé l’energia elettrica per caricare la batteria, mentre il veicolo è in movimento. In un’auto ibrida, infatti, il motore elettrico funge anche da generatore di corrente. Durante la frenata o l’inerzia, in altre parole, quando il veicolo si muove senza utilizzare energia, converte l’energia cinetica in elettricità (recupero). Solo i veicoli ibridi plug-in possono anche essere ricaricati da una stazione di ricarica.

La maggior parte dei veicoli ibridi passa automaticamente dall’uno all’altro dei due sistemi di propulsione o consente loro di funzionare insieme, a seconda della situazione di guida. In molti veicoli ibridi, il motore elettrico può anche muovere il veicolo da solo, senza consumare carburante. Poiché un motore elettrico ha un alto grado di efficienza anche a basse velocità è particolarmente adatto per l’avviamento e per la guida in città. Il motore endotermico è necessario, invece, per viaggiare sulle autostrade, ossia per lunghe percorrenze e a velocità elevata.

Monopattini e bici elettriche 

Anche monopattini e biciclette contribuiscono a formare il quadro della mobilità elettrica. In Italia sono stati previsti incentivi per il loro acquisto dal bonus mobilità: un contributo massimo di 750 euro (sotto forma di credito d’imposta), che poteva essere richiesto dal 13 aprile al 13 maggio 2022, ma solo per chi ha acquistato il mezzo nel 2020. Per usufruire dell’incentivo era però necessario aver rottamato un vecchio veicolo, contestualmente all’acquisto di un nuovo veicolo con emissioni di CO2 comprese tra 0 e 110 g/km (veicolo di categoria M1).

Quanto alle norme del codice, il limite di velocità è di 20 km/h, 6 km/h nelle aree pedonali. È vietata la sosta sui marciapiedi. Dal 1° luglio 2022 tutti i modelli venduti dovranno essere muniti di frecce e stop; quelli già in circolazione dovranno essere adeguati entro il 1° gennaio 2024.

Motoscafo elettrico Candela C8 nella laguna di Venezia

Imbarcazioni elettriche 

Il report IDTechEx “Electric Boats and Ships 2017-2027” indica che il mercato della motorizzazione elettrica ibrida e nautica è in decisa crescita. I produttori di barche e navi elettriche sono un centinaio, il mercato per uso civile è destinato ad aumentare in fretta, fino a raggiungere, in tutto il mondo, i 20 miliardi di dollari nel 2027. Produttori dell’automotive come General Motors e Volvo Penta hanno annunciato di aver avviato piani per la produzione di motori marini elettrici. In Francia esiste già un ferry boat elettrico, equipaggiato con un motore Volvo Penta alimentato da una batteria da 500 kWh di capacità, con un’autonomia di 25 km e tempi di ricarica veloce inferiori ai 20 minuti. Quello della motorizzazione elettrica per la nautica (e-Boat) e degli e-dock, le colonnine di ricarica negli approdi e nei porti turistici, sembra davvero un mercato promettente.

Perché è importante l’e-mobility: quali vantaggi offre 

I veicoli elettrici stanno cambiando il modo in cui ci muoviamo, non solo perché sono più ecologici. Il primo punto di vantaggio è che l’elettricità è più economica dei combustibili fossili. Inoltre, i veicoli elettrici richiedono meno manutenzione e meno riparazioni. Non c’è bisogno di cambiare l’olio e i filtri e non ci sono sistemi di scarico, cinghie dentate ecc.. Un motore a combustione ha circa 2.500 componenti, rispetto ai soli 250 di un motore elettrico. Le auto elettriche possono essere riparate rapidamente tramite aggiornamenti software via etere (SOTA).

Le batterie agli ioni di litio utilizzate nelle auto elettriche hanno una lunga durata, vantano un’alta densità di energia e possono essere ricaricate molte volte. Perdono parte della loro capacità di ricarica dopo otto-dieci anni, ma non sempre sono da sostituire, semplicemente immagazzinano meno energia. La maggior parte delle batterie nelle auto elettriche oggi ha una capacità da 20 a 60 kilowattora.

Ecosostenibilità 

Secondo uno studio del Ministero federale tedesco per l’ambiente e dell’Istituto Fraunhofer, le auto elettriche hanno un’impronta di gas serra (CO2) molto più positiva nel corso della loro vita utile, rispetto ai veicoli con motore endotermico. Rispetto a un veicolo diesel, ad esempio, le emissioni di CO2 di un’auto elettrica sono inferiori del 16% e persino del 27% rispetto a quelle di una moderna auto a benzina. Secondo stime dell’Agenzia tedesca per l’ambiente, anche i veicoli alimentati a batteria aumenteranno il loro vantaggio in futuro: si prevede che un’auto elettrica immatricolata nel 2025 produrrà il 32% in meno di emissioni di CO2 rispetto a un’auto diesel e il 40% in meno di una a benzina.

Per quanto riguarda gli altri impatti ambientali il quadro è più differenziato: il particolato emesso e le materie prime utilizzate nella produzione di auto elettriche sono più elevati rispetto alle auto con motore a combustione.

In definitiva, la ponderazione e la valutazione dei singoli fattori, come la fornitura di elettricità, le emissioni di CO2, la produzione e la rottamazione, sono elementi chiave in un’analisi complessiva di quanto sia ecologica un’auto.

Riduzione dell’inquinamento 

Le emissioni di CO2 stanno avendo un grave impatto sul clima e sull’ambiente. Secondo un sondaggio dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), il traffico automobilistico è responsabile del 24% di tutte le emissioni di CO2 nel mondo. I veicoli elettrici nascono per contrastare questo fenomeno; a differenza delle auto a benzina e diesel, non emettono CO2 quando circolano. Le auto elettriche, però, sono neutre in termini di CO2 solo se le batterie e l’elettricità per alimentarle sono prodotte utilizzando energie rinnovabili.

La mobilità elettrica nel mondo 

Si stima che le auto elettriche circolanti nel mondo, a fine 2021, fossero circa 12 milioni.

La Cina è il campione della mobilità elettrica; non è solo il principale produttore di celle per batterie, ma è anche molto più avanti di tutti in termini di numero di veicoli elettrici immatricolati: quasi 4 milioni. Di conseguenza, in Cina esiste anche una grande rete di ricarica: 808mila punti, di cui 330mila pubblici (38% del totale).

Negli Stati Uniti circolano 1,7 milioni di veicoli elettrici e ci sono più di 100mila stazioni di ricarica pubbliche, di cui il 13% sono a ricarica rapida.

Anche il Giappone sta portando avanti l’elettrificazione della mobilità: nel 2020 c’erano sulle strade 330mila veicoli elettrici.

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Pierluigi Sandonnini

Ho una formazione ibrida, tecnologica e umanistica. Nuove tecnologie I&CT e trasformazione digitale sono i miei principali campi di interesse. Ho iniziato a lavorare nella carta stampata, mi sono fatto…