Considerazioni sull'Auto Elettrica

1. Introduzione

È in atto una imponente campagna mediatica per convincere tutti a passare all’auto elettrica e sono numerosi gli interventi politici che vengono messi in campo: incentivi, rottamazioni, abilitazione alla circolazione nei centri storici, erogazione gratuita di energia elettrica alle paline ed altri ancora.
Lo stile della comunicazione, basata su slogan ed immagini emotive, non lascia spazio a riflessioni o discussioni.
Il messaggio che viene proposto suona quasi come una minaccia: se non passi all’elettrico, ti rendi colpevole di sciagure per le prossime generazioni.

Io, con la cultura contadina che sospetta di chi ti vuole convincere con troppa energia, e l’approccio dell’ingegnere che non crede se non a quanto dimostrato con calcoli, qualche dubbio ce l’ho.
È vero che l’auto elettrica consuma di meno? È vero che l’auto elettrica non inquina? Ha senso pensare (a breve termine) alla conversione elettrica della mobilità? Ed in questo caso, si sta preparando il sistema “paese” con infrastrutture adeguate? E se fosse tutto un teatrino, che in Italia vuol dire un gran pagliaio da cui i soliti furbi possono pelare? Ed altre questioni ancora.

Non ho il tempo, le competenze e le informazioni per un’analisi approfondita. Ma posso arrischiare alcune considerazioni, basate sull’esperienza di una vita intera passata a studiare e far conti sulle trasformazioni energetiche.

2. Consuma di meno?

Qui la risposta è facile: il consumo di energia meccanica per far avanzare un’auto è indipendente dal tipo di motore utilizzato e dipende solo dagli attriti con l’aria e con la strada.
Tale consumo è dell’ordine di 0,15-0,20 kWh/km per un auto di media cilindrata.
Evidentemente gli spot che lasciano intendere il con- trario sono ingannevoli.

Se si tratta di auto a combustibile tradizionale (benzina, metano, GPL o diesel), come energia primaria si usa l’energia chimica contenuta nel combustibile. Attraverso il ciclo termodinamico del motore, questa viene trasformata: in parte in energia meccanica, ed in parte viene dispersa nell’ambiente come calore.
Il rendimento della trasformazione è dell’ordine del 38% nel caso di motori turbodiesel di generazione recente, e minore nel caso degli altri combustibili (circa 28%).
A titolo di esempio, per la mia 159 con motore turbodiesel ho stimato un fabbisogno di energia meccanica di 0,2 kWh/km, un rendimento del 38% ed un consumo di energia primaria di circa 0,5 kWh/km (a cui corrisponde un consumo di 5,6 litri/100 km di gasolio con potere calorifico di 44,4 MJ/kg); l’anidride carbonica emessa corrisponde a 144 gr/km.
Da notare che il consumo di energia termica per il riscaldamento dell’abitacolo in questo caso è nullo, in quanto il riscaldamento usa i cascami termici del motore.

Se invece si considera un auto elettrica, il prelievo di energia dalla rete risulta di poco superiore al fabbisogno di energia meccanica, in quanto il rendimento del processo di accumulazione e rilascio dell’energia ha un rendimento molto alto (supponiamo 90%).
Ma l’energia elettrica utilizzata deve essere prodotta in una centrale e di- stribuita.
Assumendo un rendimento per la produzione del 45% (valore ragionevole e forse ottimistico nella situazione delle centrali elettriche italiane di oggi) ed una perdita per la distribuzione e le diverse trasformazioni di tensione del 20%,

si ha un rendimento globale di circa 32,5%.

I consumi chilometrici risultano di 0.48 kWh/km per l’auto azionata da turbodiesel e 0,55 kWh/km per l’auto elettrica (e questo consumo per l’auto elettrica aumenta drasticamente in caso di riscaldamento dell’abitacolo).

Occorre fare alcuni commenti.

Essendo il confronto inteso ad orientare l’acquisto di una nuova auto, occorre riferirsi alle prestazioni migliori attuali, trascurando quindi di considerare i casi “peggiori”, come l’uso di auto a benzina con basso rendimento ed il fatto che il rendimento delle centrali a carbone è molto inferiore al 45% considerato
Il fatto che parte dell’energia elettrica sia prodotta con l’uso di fonti rinnovabili non ha influenza sul confronto. L’uso di fonti rinnovabili (eolica, idroelettrica, fotovoltaica) ha una sua evoluzione ed un suo impatto indipendenti da cosa dall’energia usata per la trazione: allo stato delle cose, l’introduzione di un’auto elettrica in più si traduce nell’aumento del fabbisogno di energia elettrica totale, ed il bilanciamento e la modulazione richiede sempre energia fossile (gas naturale o carbone).
Non si prende in considerazione la produzione di energia elettrica da nucleare e neppure l’uso di combustibili diversi dagli idrocarburi come l’idrogeno o l’ammoniaca. Il discorso si farebbe complica- to.

In conclusione, anche ammettendo imprecisioni nel calcolo e nelle assunzioni, un auto elettrica consuma una quantità di energia primaria fossile almeno uguale a quella consumata da un’auto della stessa taglia alimentata a gasolio.

3. Costa di meno?

Al momento attuale, il costo dell’energia necessaria per l’auto è condizionato dal sistema politico, attraverso accise, tasse ed incentivi. In questo quadro, la mobilità elettrica costa molto meno dell’energia fossile.
Un calcolo rapido: Ammettendo che l’energia elettrica in bolletta abbia un costo di 0,25 EUR/kWh e che il gasolio abbia un costo di 1,35 EUR/litro e tenendo conto dei rendimenti di cui abbiamo parlato, si trova che i costi chilometrici sono 0,45 EUR/km per lauto elettrica e 0,65 EUR/km un turbodiesel.

Tale differenza, dovuta a diversa tassazione, è sostenibile sul lungo termine? Come potrà lo stato com- pensare la perdita di introiti? E come saranno finanziate le infrastrutture?

Conversione del sistema

Gli accumulatori delle auto elettriche devono essere ricaricati; l’autonomia dichiarata è di qualche centinaio di chilometri: Assumendo che l’autonomia sia di 300 km e che il consumo medio sia di 0,2 kWh/km, per ogni ricarica di 60 kWh è necessaria una potenza di 10 kW per 6 ore o di 5 kW per 12 ore. Da tener presente che, spesso, in ogni famiglia ci sono più auto.

La rete elettrica di distribuzione dell’energia per uso domestico è calibrata per il trasporto di potenze di 3,5 o 5 kW, e gli impianti domestici sono cablati con cavi per utenze di 1-2 kW. Queste potenze risultano non coerenti con le potenze richieste per la ricarica degli accumulatori. C’è da rifare la rete di distribuzione della bassa tensione e gli impianti domestici?

Nelle zone urbane, le auto vengono parcheggiate in strada. Per la ricarica occorre quindi dotare tutti i punti di parcheggio di una palina con contatore, con dorsali di alimentazione elettrica di potenza ragguardevole (qualche MW).

Gran parte della mobilità, per le persone e per le merci, si svolge sui percorsi lunghi o medi.
Se si volesse convertire all’energia elettrica il distributore di un autostrada (e ce ne sono centinaia) che eroga circa 50.000 litri di carburante al giorno, servirebbero circa 10 MW elettrici, da portare con nuova rete elettrica o da produrre sul posto con motori termici (turbo gas; con rendimento inferiore a quello delle centrali a causa della taglia). E servirebbe un parco di accumulatori di ricambio (per evitare tempi insostenibili) ed una schiera di meccanici (o robot?) per il cambio.

Quanto sopra è una provocazione. Ma c’è un problema di infrastrutture, e qualcuno bisognerà che ci pensi; altrimenti si prepara l’emergenza di famiglie che hanno fatto sacrifici per l’acquisto e poi si ritrovano a piedi.

4. Inquina di meno?

Per parlare di inquinamento, occorre fare alcune precisazioni preliminari. Si considera l’impatto della con- versione alla mobilità elettrica sull’intero pianta in un arco di tempo molto lungo (decenni ed oltre) oppure l’impatto istantaneo in un ambiente ristretto? Le considerazioni che seguono portano a risposte discordanti.

Per il pianeta, e quindi per le generazioni future, l’auto elettrica non presenta vantaggi, richiedendo almeno la stessa quantità di idrocarburi rispetto alle auto tradizionali, e, di conseguenza, portando ad un’emissione globale di anidride carbonica uguale o superiore. Occorrerebbe poi considerare l’intero ciclo di vita sia dell’auto elettrica sia dell’auto a combustibile. E non ho visto studi sull’impat- to ambientale del prelievo e dello scarico del litio utilizzato per gli accumulatori.
Per ambienti urbani affollati, l’impatto dell’auto elettrica è senz’altro molto positivo. Non si ha emis- sione locale né di anidride carbonica né di incombusti e particolati. E la tecnologia per la produzio- ne dell’energia elettrica nelle centrali di grande taglia usa dispositivi che limitano o annullano le emissioni di incombusti e particolati.

C’è da chiedersi comunque se l’approccio di risolvere il problema del vivere insieme oggi in raggruppamenti urbani con l’uso dell’auto elettrica, senza riconsiderare il problema nel suo complesso, sia corretto. Mi viene in mente che a Houston il problema dell’inquinamento non si presenta: la “città” si è sviluppata con grandi spazi verdi intermedi tra quartiere e quartiere, e grandi parcheggi laddove la gente si incontra. E Bonn è quasi interamente pedonale, sopra terra; la mobilità si sviluppa sotto, con gallerie e parcheggi e ascensori. La mobilità a Milano o Roma è drammatica, indipendentemente dall’inquinamento.

5. È sicura?

Dei rischi e delle misure di sicurezza messe in atto relativi all’uso per le auto elettriche si parla poco. Quasi niente navigando sul web in italiano; e poco navigando in inglese. Ma qualche rischio c’è. Ne vedo due maggiori, soprattutto in caso di incidente.

In primo luogo, lo shock elettrico. L’energia elettrica utilizzata nelle auto tradizionali ha una tensione di 12 volt, del tutto innocua in caso di contatto. Per rendere le auto elettriche più leggere e meno care, la ten- sione di lavoro è ben più alta della soglia di pericolosità. Come si può garantire la sicurezza in caso di incidente, con possibile rottura delle barriere di isolamento dei cavi e delle batterie?

In secondo luogo il rischio di esplosione e/o di incendio. A questo proposito, la differenza tra l’auto elettrica e l’auto a combustibile diventa sostanziale. La quantità di energia immagazzinata nel serbatoio del combustibile o nella batteria di un accumulatore è dello stesso ordine digrandezza.
Ma i combustibili (e il nome stesso lo indica) diventano infiammabili se miscelati con aria, mentre sono chimicamente stabili da soli.
Le batterie sono invece chimicamente instabili e non hanno bisogno di aria per liberare la loro energia. Basta un corto circuito interno od un surriscaldamento per far liberare l’energia (calore) con un processo auto accelerante. Ed il litio esposto all’aria o all’acqua è piroforico.

Sono sicuro che i produttori di auto elettriche abbiano preso tante misure di sicurezza, ed altre ne stiano studiando. Ma il gran silenzio sui rischi è inquietante.

6. Conclusioni

L’auto elettrica presenta alcuni vantaggi sul breve termine ed in alcune circostanze limitate, ma presenta alcune problematiche che lo sforzo mediatico tende a celare.
La questione è importante, e meriterebbe approfondimenti e studi seri. Mi pare invece che il ricorso alle persone competenti sia marginalizzato ed usato selettivamente.
La competenza, che si forma piano piano in anni di lavoro e che, in generale, si trova a disagio davanti alla telecamera del giornalista, viene in generale umiliata: fa più audience parlare e far parlare chi ne capisce poco ma lo sa dire bene, che non una serie di ragionamenti di chi le cose le sa e si esprime con termini appropriati ma commisurati alla complessità dei problemi. E ripenso ai sofisti.

E vengono allora dei sospetti: siamo di fronte ad una grossa campagna di marketing da parte dei grandi costruttori di auto, favorita da ansie ed ignoranza? Si sta preparando allegramente una nuova emergenza di sistema? Si sta riproponendo la scelta nucleare? Qualche nazione ha energia elettrica (da nucleare) in eccesso?

Forse, i Lions potrebbero fare molto in questo senso; prima che l’ignoranza non travolga anche loro.