Come funziona un'auto elettrica?

Mentre il mondo si sposta verso un futuro più sostenibile, le auto elettriche parcheggiate vicino alle colonnine per ricaricare le batterie stanno diventando una realtà sempre più comune. Sempre più persone optano per l’utilizzo di un veicolo elettrico al posto di auto a benzina o diesel rivoluzionando l'industria automobilistica e il mercato dei veicoli usati.

Come funziona un'auto elettrica e cosa devono sapere i proprietari e i potenziali acquirenti?

Vediamo come funziona un'auto elettrica, esplorando la tecnologia che ne è alla base e i modi in cui si differenzia dalla sua controparte che utilizza combustibili fossili.

Cos'è un'auto elettrica e come funziona?

Un'auto elettrica è un'automobile che utilizza un motore elettrico al posto di un motore a combustione interna e immagazzina tutta l'energia in batterie ricaricabili.

Molte auto elettriche moderne hanno più di un motore elettrico, garantendo migliori prestazioni e una maggiore longevità.

Come funziona un'auto elettrica?

L'energia elettrica viene assorbita dalla batteria e convertita in energia rotazionale da un motore elettrico. Da questo punto, è tutto identico ad un'auto a combustione interna: albero motore, ruote e freni.

I veicoli elettrici hanno circa una ventina di componenti in movimento in un propulsore, mentre le auto a benzina e a gasolio ne hanno circa 200. Per questo motivo, i veicoli elettrici richiedono meno manutenzione e sono considerati particolarmente affidabili.

Uno degli aspetti più importanti delle auto elettriche è la distanza che possono percorrere con una sola carica. I proprietari delle auto tradizionali hanno la possibilità di tirare fuori dal bagagliaio una tanica di benzina e fare il pieno in qualsiasi momento, mentre i veicoli elettrici devono essere ricaricati presso le stazioni di ricarica richiedendo quindi più tempo e pianificazione.

Normalmente, i veicoli elettrici con autonomia maggiore hanno batterie più grandi e sono più costosi, tuttavia non è necessario acquistare un'auto elettrica con un'autonomia di svariate centinaia di chilometri per muoversi esclusivamente in ambiente urbano.

Una rapida panoramica sulle batterie delle auto elettriche

Mentre i veicoli a combustione interna hanno bisogno di una sola batteria da 12 volt per alimentare tutti i sistemi elettronici, i motori dei veicoli elettrici richiedono una batteria da 400 volt.

Per questa ragione, non potrai trovare una batteria di ricambio per un veicolo elettrico a 100 euro nel tuo negozio di fiducia. La maggior parte delle auto elettriche ha grandi batterie posizionate sul fondo per fornire l'energia necessaria a percorrere centinaia di chilometri senza ricarica.

Cos'è presente dentro una batteria di un veicolo elettrico?

Le case automobilistiche utilizzano diversi tipi di batterie per alimentare i loro modelli di auto elettriche.

Ad esempio, le batterie agli ioni di litio delle auto elettriche sono composte da migliaia di normali batterie ricaricabili agli ioni di litio, simili a quelle che si trovano nel telecomando della TV. Si tratta del tipo di batteria più utilizzato nell'elettronica di consumo perché è in grado di sopportare 3.000-5.000 cicli di ricarica e di fornire un elevato rapporto potenza-peso.

Un altro tipo molto conosciuto è la batteria al piombo-acido. È costituita da piastre di piombo immerse in un elettrolita di acido solforico ed è molto economica da produrre: ecco perché le batterie al piombo sono ancora molto popolari tra gli automobilisti.

Tuttavia, non vengono utilizzate come batterie principali per i veicoli elettrici perché sono troppo pesanti e riducono la loro efficienza molto rapidamente.

Potresti aver sentito parlare anche delle batterie ibride al nichel-metallo e delle batterie allo stato solido. Queste ultime sono abbastanza nuove e ancora in fase di sviluppo, ma la struttura delle batterie ibride al nichel-metallo è simile a quella degli ioni di litio.

Le batterie ibride al nichel-metallo sono utilizzate solo nei veicoli elettrici ibridi perché hanno un alto tasso di autoscarica, generano più calore e costano più delle batterie agli ioni di litio.

In che modo le batterie dei veicoli elettrici immagazzinano e rilasciano energia?

Le batterie dei veicoli elettrici funzionano immagazzinando energia chimica, che viene poi utilizzata per alimentare un motore elettrico. Le singole celle di una batteria agli ioni di litio contengono un elettrodo positivo e uno negativo immersi in un elettrolita che li separa.

Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio nell'elettrolita si muovono verso il catodo (un elettrodo positivo), che assorbe gli ioni. Allo stesso tempo, l'anodo (un elettrodo negativo) rilascia elettroni che fluiscono attraverso un circuito esterno e alimentano il motore elettrico di un veicolo.

Quando guidi un'auto, il processo si inverte. Il catodo rilascia gli ioni di litio nell'elettrolita mentre l'anodo assorbe gli elettroni, completando il circuito attraverso il motore elettrico.

La capacità di una batteria si misura in chilowattora (kWh), quindi maggiore è la capacità, maggiore è l'energia che un pacco batteria può immagazzinare.

Alcune cose da sapere sulla ricarica di un'auto elettrica

La ricarica diventa un'attività da svolgere quotidianamente quando si possiede un'auto elettrica. Pertanto, è bene che tu sappia come funziona e quanto costi la ricarica di un'auto elettrica.

I produttori di veicoli elettrici utilizzano pacchi batteria e caricabatterie diversi, questi ultimi possono essere suddivisi in tre differenti livelli:

• Livello 1. È il metodo di ricarica più lento e semplice, prevede l'inserimento di un caricatore da 120 volt in una presa elettrica standard. Sebbene non richieda alcuna configurazione aggiuntiva, fornisce solamente una ricarica di 6-8 km all'ora, rendendo impossibile la ricarica completa di un'auto elettrica durante la notte.
• Livello 2. Questi caricatori si trovano spesso nelle aree pubbliche e residenziali. La ricarica di livello 2 offre fino a 130 miglia di autonomia all'ora, il che significa che è possibile ottenere una ricarica completa durante la notte, anche se la batteria è scarica. Tuttavia, questi caricatori richiedono almeno un impianto dedicato a 208 volt e una potente rete di alimentazione. L'installazione di un caricabatterie di livello 2 è costosa, ma è sicuramente un investimento che vale la pena fare.
• Livello 3. È il tipo di ricarica più veloce disponibile. Utilizza fino a 900 volt, costa decine di migliaia di dollari per l'installazione e fornisce un'autonomia di 35 km al minuto. Poiché la maggior parte dei veicoli elettrici può essere ricaricata completamente in 15-20 minuti utilizzando un caricatore di livello 3, questi vengono chiamati Supercharger o DC Fast Chargers. È possibile trovarli in luoghi pubblici, ma sono molto rari nelle case private.

Come puoi vedere, il tempo necessario per ricaricare un'auto elettrica dipende soprattutto dal tipo di stazione di ricarica.

La maggior parte dei proprietari di veicoli elettrici installa stazioni di ricarica di livello 2 nelle proprie abitazioni per garantire che la batteria dell'auto sia completamente carica ogni mattina. In ogni caso, se ci fosse una stazione di ricarica sul posto di lavoro, potresti optare per un caricatore di livello 1.

Tuttavia, la ricarica in luoghi pubblici non è più così conveniente come un tempo, dal momento che molti governi non forniscono più questo servizio gratuitamente: ricaricare l'auto elettrica in luoghi pubblici spesso costa di più che a casa.

Prima di scegliere un tipo di caricabatterie, dovresti calcolare quanto costi ricaricare un'auto elettrica a casa, perché potrebbe risultare più economico, soprattutto se riesci a trovare prezzi inferiori per l'elettricità.

Le batterie delle auto elettriche si ricaricano anche quando l'auto frena grazie alla frenata rigenerativa. Questo sistema utilizza la frenata per inviare parte dell'energia alla batteria e preservare gli elementi del sistema frenante, aumentandone la durata.

Il motore di un veicolo elettrico

I veicoli elettrici sono alimentati da motori a corrente alternata (AC). Motori simili, ma meno potenti, si trovano in lavatrici, forni e altri elettrodomestici.

Tutti i motori elettrici sono composti principalmente da tre parti: statore, rotore e involucro. Quando la corrente viene applicata allo statore, un campo elettromagnetico fa girare il rotore, convertendo la corrente in energia meccanica.

La semplicità di un motore elettrico garantisce una grande affidabilità, infatti, mentre i motori elettrici non richiedono alcuna manutenzione, quelli a combustione interna riducono l'attrito, mantengono la miscela di carburante, la pressione del carburante e le temperature dell'aria e dei fluidi. Pertanto, richiedono una manutenzione regolare e rigorosa.

Recenti studi rivelano che molti veicoli elettrici sul mercato sono poco affidabili, ma i problemi sono solitamente legati al software, all'infotainment e alla qualità degli interni: i motori elettrici o le trasmissioni non causano alcun problema.

Vantaggi dei veicoli elettrici

I veicoli elettrici stanno guadagnando popolarità grazie ai vantaggi che offrono a livello economico ed ambientale. Al giorno d'oggi, passare all'elettrico è un ottimo modo per ridurre l'inquinamento atmosferico e contribuire a un ambiente più pulito, specialmente quando i governi incoraggiano le persone ad acquistare veicoli elettrici offrendo diversi incentivi.

Ecco alcuni dei motivi più popolari per passare all'elettrico.

Impatto positivo sull'ambiente

Le auto elettriche non hanno motori a combustione interna, di conseguenza non emettono gas serra. Probabilmente avrai sentito dire che le auto elettriche siano peggiori di quelle tradizionali per la produzione delle batterie, tuttavia questo è soltanto un mito: le emissioni di gas serra di un veicolo elettrico nel corso della sua esistenza sono di gran lunga inferiori a quelle delle auto a combustibili fossili, anche tenendo conto della produzione delle batterie.

Il calcolo della quantità di CO2 emessa da un'auto elettrica rivela che, anche includendo la produzione delle batterie, le auto elettriche producono quasi 3 volte meno CO2 all'anno rispetto ai veicoli convenzionali.

Inoltre, ogni acquirente di veicoli elettrici dovrebbe informarsi sulle tasse applicate alle auto elettriche nel proprio Paese. Al momento, molti Paesi incoraggiano ancora le persone a scegliere i veicoli elettrici non tassandoli e non applicando il bollo, ma questo non durerà per sempre perché i Paesi devono comunque raccogliere fondi per le strade e i trasporti pubblici.

I veicoli elettrici sono divertenti da guidare

Sebbene alcuni pensino ancora che i veicoli elettrici siano lenti e noiosi, quelli più moderni sono in realtà molto veloci.

Ad esempio, la Polestar 2 può andare da 0 a 100 km/h in 4,1 secondi. La Tesla Model Y, il modello più popolare del marchio, li raggiunge in 3,5 secondi. Se volessi un'accelerazione simile in un veicolo a benzina, avresti bisogno di una supercar.

Inoltre, i pesanti pacchi batteria delle auto elettriche abbassano il centro di gravità, il che significa che hanno una migliore manovrabilità e tenuta di strada.

I viaggi sono eccezionalmente confortevoli

Sono molti gli aspetti che rendono i veicoli elettrici ideali per i lunghi viaggi in auto. Innanzitutto, sono molto silenziosi, infatti è difficle percepire il rumore del motore e le vibrazioni. Inoltre, per il peso del pacco batterie, offrono una guida più fluida e si percepiscono meno i dossi e le altre irregolarità della strada.

Molti paesi sono dotati di stazioni di ricarica per veicoli elettrici; quindi, l'autonomia non rappresenta più un problema. Anche diverse app e sistemi di intelligenza artificiale contribuiscono a rendere i tuoi viaggi più confortevoli. Possono addirittura pianificare il viaggio per te: basta inserire la tua destinazione e il sistema troverà il percorso ottimale, segnalando tutte le soste che dovrai fare per ricaricare la batteria.

Manutenzione più economica

Sostituire tutte le componenti meccaniche con un semplice motore elettrico comporta una manutenzione più semplice e una maggiore potenza.

Dal momento che i veicoli elettrici a batteria non necessitano di olio, candele, sistemi di alimentazione, cinghie di distribuzione, scarichi e molti altri componenti delle auto tradizionali, la loro manutenzione è decisamente più economica. Dopo aver condotto un'indagine basata su centinaia di migliaia di automobilisti, Consumer Reports ha rivelato che in media i proprietari di veicoli elettrici pagano 4.400 euro per la manutenzione ordinaria e le riparazioni, mentre i proprietari di auto tradizionali pagano 8700 euro.

Tuttavia, la domanda che tutti si pongono è: quanto costa una batteria per un'auto elettrica?

In genere, i prezzi partono da circa 3800 euro e, a seconda dell'auto, possono arrivare a 28.000 euro. Fortunatamente, le batterie si deteriorano molto lentamente e possono durare fino a 20 anni se mantenute correttamente.

Tutte le opzioni di ricarica

Le opzioni per la ricarica dei veicoli elettrici si basano sui tre livelli descritti in precedenza.

Molti caricatori di livello 1 e 2 sono trasportabili, il che significa che potrai ricaricare la tua auto elettrica a casa e poi di nuovo da amici o parenti a 300 km di distanza senza dover effettuare soste. Informati su quanto costino le stazioni di ricarica casalinghe per essere sicuro di scegliere una valida soluzione.

Tuttavia, anche se dovessi fare una sosta, ci sarebbero più di 2 milioni di stazioni di ricarica pubbliche in tutto il mondo e il numero aumenta di anno in anno.

Quali caratteristiche deve avere una buona auto elettrica?

Sebbene i veicoli elettrici stiano guadagnando rapidamente popolarità, sono ancora lontani dal conquistare il mercato. Alcuni automobilisti, infatti, si lamentano dei prezzi elevati, mentre altri non sono ancora pronti al cambiamento.

Le nuove auto elettriche stanno migliorando rapidamente, rendendole una scelta sempre più vantaggiosa. Quali sono le caratteristiche che rendono un'auto elettrica così valida?

È semplice capire quali siano le caratteristiche essenziali di un veicolo elettrico guardando il motivo per cui le persone acquistano o meno un'auto elettrica.

La maggior parte delle persone li acquista perché vuole ridurre i costi del carburante e di gestione e migliorare l'esperienza di guida, mentre altri vogliono sottolineare la loro attenzione al cambiamento climatico. Questo dimostra che, affinché un veicolo elettrico sia valido, deve essere economico, affidabile e offrire comfort e funzionalità adeguate.

Tuttavia, l'"ansia da autonomia", il prezzo elevato e il design insolito scoraggiano ancora molti potenziali acquirenti: un buon veicolo elettrico dovrebbe avere un caricabatterie portatile veloce, costare meno e avere un aspetto più accattivante. Le recenti tendenze rivelano che, con l'aumentare della concorrenza, i produttori offrono caratteristiche migliori, riducono i prezzi e prendono più seriamente le esigenze dei clienti.

Al momento, Chevrolet Bolt EV, Kia Niro EV e Hyundai Ioniq 5 sono tra le migliori auto elettriche per l'uso quotidiano. Sono convenienti, hanno un'autonomia adeguata alle necessità di molti automobilisti e hanno dei look più che accettabili. Questi modelli sono ideali per gli acquirenti che si avvicinano al loro primo veicolo elettrico, i quali rappresentano la maggior parte degli acquirenti di auto elettriche.

In futuro, i clienti non dovrebbero più preoccuparsi di quanto costi un'auto elettrica al contrario di chi decide di comprarne una adesso, in quanto i prezzi dei veicoli elettrici diminuiscono di anno in anno.

Le auto elettriche sono alimentate da un semplice motore elettrico tradizionale; pertanto, presentano un decimo delle parti in movimento presenti nelle auto tradizionali. Anche se alcuni componenti delle auto elettriche sono ancora complessi da sostituire, sembra che le auto elettriche del futuro saranno in grado di funzionare senza alcun problema per moltissimi chilometri.