Tutto sulle batterie per auto elettriche

Tutto sulle batterie per auto elettriche

L’auto elettrica è sempre più alla portata. I produttori puntano a ridurre i costi di mercato, i governi facilitano con gli incentivi, le tecnologie rendono più semplice il problema della ricarica. Ma è lo sviluppo delle batterie che ha reso possibile una maggiore autonomia. vediamo come funziona la batteria di un veicolo elettrico, dalla A alla Z.

L’elettrico è semplice… ma dura?

I primi motori elettrici risalgono addirittura alla seconda metà dell’Ottocento, quando comparirono le prime “pile” e anche le prime carrozze elettriche. Ma poi arrivò il motore a scoppio e l’elettrico è stato messo da parte. Il perché? Una storia lunga, considerando che il motore elettrico è molto più semplice e facile da tenere rispetto al motore endotermico.

Perché passare all’elettrico

Un conflitto di interessi industriale ha portato all’invasione del mercato da parte dei veicoli con motore a scoppio alimentati da carburante fossile, ma il grave inquinamento della seconda metà del Novecento ha costretto a riaprire gli occhi e a tornare all’elettrico, notevolmente più ecologico. Il problema?

Beh, i problemi del primo elettrico erano almeno tre: i costi di produzione di una vettura diversa e meno commercializzata; l’autonomia di batterie ancora non molto potenti; i tempi di ricarica. Il primo problema è un circolo vizioso: minor diffusione, costi più alti. Per questo sono intervenuti i governi, con degli incentivi, per favorire l’acquisto di auto elettriche, almeno parzialmente (ibrido).

Al problema dell’autonomia delle batterie di auto elettriche e dei tempi di ricarica si è trovato soluzione dapprima inventandosi i modelli ibridi (di vario tipo). Un motore a scoppio sostenuto da un secondo motore elettrico, che recupera l’energia prodotta dall’alternatore e la usa in alcune fasi di marcia, prolungando così l’autonomia generale e riducendo i consumi.

Ma il vero passo avanti verso auto puramente elettriche, con un’autonomia degna di qualunque serbatoio di benzina, è lo sviluppo di tecnologie all’avanguardia in merito alla batteria. La capacità delle batterie per auto elettriche è molto migliorata, consentendo la produzione di veicoli elettrici puri (EV) che possono percorrere ben oltre 400 km con una carica piena (alcuni modelli arrivano persino a 600 km).

Come deve essere la batteria dell’elettrico?

Batterie auto elettriche

Le batterie per auto elettriche sono in realtà pacchi di batterie, che di solito si trovano al centro del veicolo, sotto al pianale. Gli elementi che compongono le batterie sono: un modulo, l’impianto elettrico, l’impianto di gestione, il sistema di gestione termica, le componenti strutturali.

La produzione e l’assemblaggio di batterie auto elettriche è un lavoro molto delicato, in quanto il sistema elettrico è a stretto contatto con i liquidi interni, con rischio d’incendio o di esplosione. Servono quindi la massima specializzazione e la massima precisione. È una produzione altamente automatizzata e robotizzata.

L’involucro esterno è in lega di alluminio, un materiale leggero ma resistente, facilmente malleabile in base al design del telaio del veicolo. Il sistema di controllo termico, cioè il raffreddamento batterie per auto elettriche, è costituito principalmente da un tubo di raffreddamento, da una piastra a freddo e da un cuscinetto termico.

C’è sempre una centralina, con un’unità di monitoraggio, collegate da fili a bassa e alta tensione. Il pacco batterie è trattato per evitare i rischi di surriscaldamento, si una uno speciale ritardante, inoltre deve essere chiuso ermeticamente per evitare l’ingresso di polveri, di contaminanti e di acqua.

La componente elettrochimica ormai sempre più utilizzata è quella degli ioni di litio, come le batterie degli smartphone. Lo sviluppo futuro prevede tentativi di batterie prive di liquidi, con elementi solidi più sicuri, facili da maneggiare e anche con prestazioni migliori. Si parla di auto elettriche con batterie al litio/aria, allo zinco/aria, al litio/zolfo e all’alluminio/aria.

Come funzionano gli ioni di litio?

La batteria è composta da un anodo (elettrodo con potenziale positivo) e da un catodo (elettrodo con potenziale negativo) proprio come una maxi pila. Sono fatte così anche le vecchie batteria al piombo/acido. Il litio è nell’anodo, mentre nel catodo c’è del carbonio.

I due elementi, immersi in un campo elettrico, rilasciano ioni (quindi degli elettroni si staccano dai vari atomi). Lo spostamento avviene ad alta velocità, producendo una tensione sufficiente ad alimentare i circuiti elettrici. La tensione batterie auto elettriche deve superare i 3,6 Volt necessari per i circuiti elettronici, ma il pacco di batterie mette in serie può arrivare a una potenza anche di 82 V.

Un altro parametro importante per le batterie auto elettriche, la durata, cioè il numero di cicli completi. Insomma, la durata di servizio prevista è di alcune migliaia di cicli completi (carica e scarica). A un certo punto, come tutti sanno proprio per via dei telefoni cellulari, la batteria comincia a diventare meno efficiente.

Ecco perché, quando si tratta di autonomia del veicolo, spesso i valori sono variabili. Una batteria nuova può far durare la carica fino a 400-450 km, ma col tempo l’autonomia dello stesso veicolo più calare fino anche alla metà (250 km). Dipende molto anche dai tempi di utilizzo.

I tempi di ricarica

I tempi di ricarica, infine, sono ancora molto vari. Le colonnine di ricarica veloce, colonnine ad alto amperaggio, che si trovano solo in alcune stazioni di servizio (o si possono comprare e detrarre) garantiscono una carica dell’80% anche in una sola ora (il tempo di prendersi un cappuccino). Ma per la ricarica domestica in garage possono servire anche 10-12 ore).

Per autonomia e facilità di ricarica, si può leggere una classifica delle migliori auto elettriche piccole, che in città offrono moltissimi vantaggi, tra cui la possibilità di muoversi con pochissime limitazioni, la maggiore disponibilità di stazioni di ricarica e le percorrenze ridotte, più la facilità di parcheggio per le dimensioni ridotte.

Smaltimento e cambio della batteria

Un’ultima avvertenza per le batterie auto elettriche, lo smaltimento. Tutte le batterie, come le pile, sono rifiuti speciali e non si possono smaltire a caso, ma vanno fatte pervenire nei centri di smaltimento specializzati. Oltre allo smaltimento, le batterie possono anche essere “riciclate” o rigenerate.

Si tratta di una modalità di riutilizzo ampiamente diffusa in Europe, con oltre il 50% delle batterie in qualche modo recuperato, abbattendo le emissioni inquinanti dovute allo smaltimento (e alla produzione) anche fino al 30%.

Un’alternativa all’acquisto di un’auto elettrica può essere il noleggio a lungo termine, evitando così i problemi di smaltimento e di deterioramento delle batterie. La sostituzione della batteria è infatti molto costosa in un veicolo elettrico, può andare dai 9000 € in una Smart EQ ai quasi 40mila € in una Mercedes EQC.

Conclusione

La batteria di un veicolo elettrico è un elemento molto sofisticato e costoso, in grado di garantire autonomie sempre maggiori. La cura della batteria dipende dall’utilizzo, dalle modalità di ricarica e della condizioni operative e di stoccaggio (dove e come si conserva il veicolo quando non è in funzione).

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