Le auto elettriche sono sempre più assetate di energia?

Poco prima, i motori a combustione interna da 150‑200 CV erano considerati veicoli ad alte prestazioni, spesso recanti etichette come GTi, TypeR e S.

Nel regno ICE, le auto in genere iniziano con valori di potenza modesti e gli aumenti per ottenere una potenza più elevata sono generalmente incrementali. L’avvento dei veicoli elettrici è destinato a cambiare radicalmente questa dinamica.

Anche se i veicoli elettrici offrono una gamma di modelli più piccola rispetto alle auto ICE, i loro livelli di potenza stanno già raggiungendo livelli straordinari. Cosa guida questa tendenza? È giustificata una prestazione così estrema? Esploriamo.

Lo scenario dei veicoli elettrici

I veicoli elettrici entry-level ora erogano tra 150 e 200 cavalli. Stiamo assistendo a berline orientate alla famiglia, come la Tesla Model S Plaid e la Lucid Air, che generano livelli di potenza che rivaleggiano con quelli di un’auto di Formula 1. Anche la Tesla con la potenza più bassa, la Model 3, produce 325 cavalli con valori di coppia simili a un motore V8 aspirato da 4,2 litri.

I veicoli elettrici hanno democratizzato con successo coppia, potenza e prestazioni complessive. Nell’intera storia dell’industria automobilistica, questo livello di capacità non è mai stato accessibile prima agli acquirenti a medio reddito.

Voglio evidenziare il significato della coppia qui. Mentre in passato era possibile trovare potenze elevate a prezzi ragionevoli, una coppia elevata era sempre proibitivamente costosa. La generazione di una coppia notevole in un motore a combustione interna richiede in genere una grande cilindrata, l'induzione forzata o una combinazione di entrambi, caratteristiche solitamente riservate ai veicoli di lusso oltre la portata della maggior parte dei consumatori.

Nel mondo dei veicoli elettrici, la coppia massima è una proprietà intrinseca del motore. È abbondante e, soprattutto, disponibile immediatamente. Ne hai bisogno di più? Basta installare un motore aggiuntivo sull'asse opposto e il requisito è soddisfatto.

Hai bisogno di più coppia in un ICE? È necessario aggiungere più cilindri. Se superi la barriera dei 4 cilindri, le cose iniziano a diventare più costose perché ti serve di più da tutto. In un V6 di solito sono necessari 4 alberi a camme, 24 valvole, forse due turbo. Ottieni l'immagine.

Ma perché la coppia è così importante? Bene, la coppia ti dice quanta potenza hai a ogni dato numero di giri e questo è molto importante in un'applicazione ad alto peso, come un'auto, perché ti informa anche dell'elasticità del motore/motore e della sua capacità di accelerazione intermedia come 30-70 km/h, 60-100 km/h ecc.

Per il conducente di tutti i giorni, la coppia è la prima cosa che viene apprezzata. Nella tabella seguente, ICE ed EV vengono confrontati in termini di potenza erogata a 1500 giri/min. Spiega facilmente la differenza reale nell'accelerazione tra i due tipi di propulsione.

Quanta potenza è necessaria?

Non esiste un’unica soluzione definitiva a questa indagine. Tuttavia, possiamo stabilire scenari specifici per valutare la produzione energetica richiesta. Abbiamo selezionato tre calcoli: la potenza necessaria per mantenere una velocità costante di 130 km/h, un limite autostradale standard; la potenza necessaria per raggiungere la velocità massima di uno specifico veicolo elettrico; e la potenza massima teorica derivata dalle capacità di uscita di picco del veicolo.

La richiesta di energia a 130 km/h funge da indicatore chiave dell’efficienza totale del veicolo, e le prestazioni aerodinamiche rappresentano un fattore critico in questa equazione.

Anche se l’aerodinamica influenza anche la velocità massima, i dati successivi illustrano anche quanto prudentemente siano limitate le velocità massime di questi veicoli.

La tabella finale è puramente un esercizio concettuale. Le velocità massime teoriche elencate presuppongono profili aerodinamici invariati, una condizione che potrebbe non essere vera in contesti pratici. Inoltre, in realtà, i motori elettrici possono sostenere la loro potenza di picco solo per pochi secondi.

La sfida della frenata

Potenza e coppia elevate sono certamente desiderabili, soprattutto quando comportano un modesto aumento dei costi (sia in termini di produzione che di consumo energetico), ma l'aspetto più problematico dell'alta potenza è il suo controllo. Un oggetto che accelera rapidamente deve anche essere in grado di decelerare rapidamente.

I veicoli elettrici combinano l’alta velocità con una massa notevole, creando una sfida significativa per i loro sistemi frenanti. Fortunatamente i veicoli elettrici sono dotati di due distinti meccanismi di frenatura.

La risposta iniziale proviene dal motore stesso. Per velocità di decelerazione fino a 0,3 G, i freni idraulici convenzionali rimangono generalmente inattivi. Quando è necessaria una decelerazione maggiore, si inseriscono i freni idraulici. La difficoltà principale – e il grattacapo più grande – sta nel miscelare questi freni.

Il raggiungimento del giusto equilibrio tra i due sistemi frenanti richiede una messa a punto meticolosa per offrire sia le prestazioni che la sensibilità del pedale che i conducenti si aspettano. In termini di prestazioni, la tecnologia moderna consente di ottenere la massima potenza frenante impiegando materiali sintetici all'avanguardia come i rotori in carbonio-ceramica. Anche se i veicoli elettrici più pesanti trarrebbero chiaramente vantaggio da questa capacità, il prezzo elevato continua a limitare un’ampia implementazione.

Osservazioni conclusive

È evidente che i livelli di potenza dei veicoli elettrici tradizionali sono aumentati notevolmente. L’enorme coppia generata dai motori elettrici da fermo conferisce ai veicoli elettrici caratteristiche di accelerazione paragonabili a quelle delle supercar, sia a regimi medi che a velocità zero.

Questi progressi derivano dall’architettura relativamente semplice di un motore elettrico rispetto a un motore a combustione interna, nonché dalla relativa facilità di aumentare la potenza del motore. Tuttavia, le auto elettriche tendono a pesare più delle loro equivalenti ICE, il che incide negativamente sulle prestazioni di frenata, soprattutto in situazioni dinamiche.

Le auto elettriche sono dotate di frenata rigenerativa per assistere nello sforzo cruciale di riduzione della velocità del veicolo, ma la sensazione e le prestazioni di frenata potrebbero sicuramente essere migliorate.

Le tabelle sopra mostrano chiaramente che la potenza erogata dalle auto elettriche, tenendo conto delle loro velocità massime limitate, è esagerata. Forse nei prossimi anni, quando le auto elettriche diventeranno più leggere grazie alle tecnologie avanzate delle batterie, vedremo una riduzione della potenza erogata dai veicoli elettrici. Dopo tutto, chi ha bisogno di 1000 cavalli su una strada pubblica?