Quanto è grande il "serbatoio del carburante" in un veicolo elettrico?

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Gli appassionati dei veicoli elettrici spesso pongono due domande perfettamente ragionevoli: “Perché la maggior parte dei veicoli elettrici ha velocità massime limitate elettronicamente?” e “Perché l’autonomia è inferiore rispetto a un’auto simile con motore a combustione interna?”.

Per rispondere a queste domande è necessario esaminare la densità energetica dei vari carburanti per la propulsione e, naturalmente, l’energia comparabile immagazzinata nel pacco batterie ad alta tensione che tipicamente aziona i motori di un veicolo elettrico.

Contenuto energetico della benzina e del gasolio

Cominciamo con il contenuto energetico dei due combustibili più popolari oggi al mondo. Un litro di benzina ha un contenuto energetico di 9 kWh, mentre un litro di diesel ha quasi 10 kWh. Per mettere in prospettiva questi dati, una tipica vettura compatta con un modesto serbatoio da 40 litri, se è a benzina, significa che trasporta 360 kWh di energia e se è diesel, l'equivalente è di 400 kWh.

Contenuto energetico della batteria ad alta tensione

Una tipica batteria ad alta tensione in un veicolo compatto oggigiorno trasporta tra 50 e 80 kWh di contenuto energetico netto. Net è la parola chiave qui, perché il contenuto energetico totale della batteria ad alta tensione non è disponibile per la trasmissione. Nella confezione è presente un buffer superiore e inferiore necessario. Il buffer superiore è sempre inferiore a quello inferiore perché la scarica profonda di un pacco batteria ad alta tensione può essere catastrofico, quindi i produttori sono un po' più generosi con il buffer inferiore. In generale, maggiore è il buffer, maggiore è la durata della batteria. Questo è un problema molto difficile da affrontare per i produttori perché un buffer più grande significa meno energia netta disponibile per spostare il veicolo, quindi sono costretti ad aumentarla con più moduli, che a loro volta aumentano il peso e lo spazio richiesto nell'auto. La questione del buffer è molto importante, ecco perché i produttori suggeriscono che per l'uso quotidiano la carica della batteria dovrebbe essere mantenuta tra il 20-80%. In questo modo possiamo aumentare i buffer superiore e inferiore semplicemente modificando le nostre abitudini di ricarica.

Confronto tra i metodi di propulsione

Nella tabella seguente confrontiamo tre metodi di propulsione della stessa vettura: benzina, diesel ed elettrico e il contenuto energetico equivalente tra i “carburanti”. Abbiamo utilizzato la Peugeot 208 come esempio, ma i numeri sono simili a quelli di altre auto disponibili in più versioni di carburante. Abbiamo convertito tutti i combustibili in kWh per un confronto diretto più semplice.

Wrap-up

Con la tecnologia odierna delle batterie, un tipico serbatoio di carburante in un veicolo con motore a combustione trasporta quasi dieci volte più energia di una tipica batteria. D’altro canto, l’efficienza di gran lunga superiore aiuta il veicolo elettrico. Possiamo facilmente vedere nella tabella sopra che l'auto elettrica necessita di quasi tre volte meno energia rispetto all'equivalente automobile con motore a combustione interna per la stessa distanza percorsa, il che è prevedibile poiché il motore elettrico può raggiungere un'efficienza fino al 94% mentre i moderni motori turbocompressi e ad iniezione diretta di carburante, benzina e diesel raggiungono efficienze fino al 38-40%. Quindi, di quanta energia hanno bisogno i veicoli elettrici per avere un’autonomia comparabile? Utilizzando la tabella sopra come riferimento, abbiamo bisogno di 128 kWh per abbinare il modello a benzina e 158 kWh per raggiungere la stessa autonomia con quello diesel. Il numero reale è ancora più alto, poiché se avessimo questo tipo di batteria nell'auto, la penalità in termini di peso sarebbe enorme e il consumo di elettricità aumenterebbe. Pertanto, avere la stessa autonomia di un veicolo ICE è praticamente impossibile con l'attuale tecnologia delle batterie. Tuttavia, le prime prove suggeriscono che le batterie allo stato solido potrebbero colmare in modo significativo tale divario. Dovrebbero anche aiutare in modo significativo con un altro problema correlato: la ricarica.

Puoi vedere il confronto della potenza di carica tra i combustibili nella tabella seguente.

I veicoli elettrici più avanzati di oggi possono ricaricarsi fino a 270 kW di potenza. La potenza di “ricarica” equivalente di un serbatoio da 50 litri è di 13.500 kW per la benzina e 15.000 kW per il diesel. È perché il tempo di “ricarica” è di circa 2 minuti per il veicolo ICE. Ancora una volta, la differenza nella velocità di "ricarica" ​​è enorme a favore del veicolo ICE.

Ovviamente questo può essere mitigato in una certa misura ricaricando il veicolo elettrico durante la notte, quando non si utilizza l'auto, cosa che non è possibile fare con un'auto ICE. Inoltre, poiché il “serbatoio” dei veicoli elettrici è molto più piccolo, la differenza effettiva nei tempi di ricarica non è così grande come suggerisce la differenza nelle tariffe di ricarica. Tuttavia, abbiamo ovviamente bisogno di opzioni di ricarica ancora più veloci, ed è positivo che non siano lontane.