Auto elettriche: come funzionano e quali vantaggi offrono?

Le auto elettriche stanno diventando sempre più popolari più o meno in tutta Europa grazie alla loro tecnologia avanzata e ad alcuni vantaggi che offrono rispetto alle auto tradizionali a combustione interna.

Ma come funzionano esattamente le vetture a batteria? In questo articolo, capiamo la tecnologia alla base delle auto elettriche, le loro principali caratteristiche e anche tutto ciò che riguarda le discusse batterie.

Breve panoramica sulle auto elettriche

Le auto elettriche sono alimentate da batterie ricaricabili, che forniscono energia ai motori elettrici che muovono le ruote. Oggi, tutte le auto elettriche utilizzano anche un sistema di frenata rigenerativa, che converte l’energia cinetica in energia elettrica durante il frenaggio e la immagazzina nella batteria per essere riutilizzata in seguito, cosa che riduce molto, e in alcuni casi azzera, i consumi in città dove c’è un continuo fermarsi tra incroci, rotonde, semafori e traffico.

Rispetto alle auto tradizionali a combustione interna, le auto elettriche offrono molti vantaggi. In primo luogo, sono più efficienti dal punto di vista energetico, poiché la maggior parte dell’energia delle batterie viene utilizzata per muovere l’auto, ovvero viene trasformata in moto. In secondo luogo, producono meno emissioni nocive per l’ambiente allo scarico, poiché non emettono anidride carbonica (CO2) e altre sostanze inquinanti durante l’uso.

Inoltre, le auto elettriche offrono un’esperienza di guida più silenziosa e confortevole, poiché i motori elettrici producono meno rumore e vibrazioni rispetto ai motori a combustione interna. Infine, le auto elettriche sono anche più economiche da mantenere, poiché richiedono meno manutenzione rispetto alle auto tradizionali e hanno un costo inferiore per l’energia.

Le batterie

Ogni auto elettrica ha un pacco batterie composto da gruppi di batterie al litio, o celle, che forniscono l’energia necessaria per tutto, dal movimento dell’auto all’uso dell’aria condizionata, e solitamente si trova nella parte inferiore del veicolo con un design chiamato a “Skateboard”, perché piatto e sotto il pianale. Questo vale per le auto native elettriche, mentre per alcune auto su piattaforma nata mista, quindi anche per auto a motore endotermico, capita che la batteria sia “annegata” in alcune parti dell’architettura.

La batteria di un’auto elettrica si carica allo stesso modo della batteria al litio dei dispositivi elettronici come smartphone o laptop, solo su scala molto più grande. E a differenza di questi device, sono batterie progettate per durare più di 20 anni. La si collega alla rete tramite una presa o una stazione di ricarica e ne trae energia fino a quando è carica. Quanta energia può contenere la batteria di un’auto elettrica dipenderà dalla sua capacità, misurata in kilowattora (kWh). Più alto è il numero, maggiore è la capacità e più lontano puoi guidare l’auto elettrica con una singola carica.

Ci sono auto elettriche con capacità molto limitata, come la Smart EQ ForTwo che ha 17,6 kWh di capacità e circa 180 km di autonomia, fino a vetture mastodontiche come la BMW iX, che hanno batteria da 111 kWh. Si capisce anche che più l’accumulatore è grande più l’auto è pesante, e questo può creare un grande gap tra l’autonomia dichiarata e quella reale alle alte velocità.

La tecnologia delle batterie delle auto elettriche è in continuo sviluppo, quindi potremmo vedere veicoli con maggiore autonomia e tempi di ricarica più brevi sul mercato nei prossimi anni. A differenza dell’elettricità proveniente da una presa a muro, le batterie producono corrente continua (CC). Per generare la forza rotazionale, quella potenza deve essere convertita in corrente alternata (CA).

Il design del motore elettrico

Il motore di un’auto elettrica non ha bisogno di pressurizzare ed accendere la benzina per far muovere le ruote dell’auto. Al contrario, utilizza degli elettromagneti all’interno del motore che sono alimentati dalla batteria per generare la forza rotazionale, da qui la definizione di “motore a magneti permanenti“.

All’interno del motore ci sono due insiemi di magneti. Uno è collegato all’albero che fa girare le ruote dell’auto, e l’altro è all’interno del guscio che circonda quest’ultimo. Entrambi gli insiemi di magneti sono caricati in modo che la loro polarità sia la stessa, e si respingono l’un l’altro. La forza dei magneti che si respingono tra loro fa girare l’albero, fa girare le ruote e muove l’auto in avanti.

Per mantenere uno stato costante di repulsione tra i magneti, la loro polarità deve cambiare costantemente mentre l’albero gira. Altrimenti, alla fine ruoterebbero fino a un punto in cui si attrarrebbero invece di respingersi l’un l’altro e si bloccherebbero. L’energia in corrente alternata (CA) fa questo automaticamente, alternando costantemente tra positivo e negativo. Ma poiché l’energia dalla batteria dell’auto elettrica è corrente continua (CC), è necessario un dispositivo chiamato inverter per mantenere l’inversione di polarità dei magneti.

L’inverter di un’auto elettrica inverte rapidamente la polarità, circa 60 volte al secondo, per mantenere la forza rotazionale. Viene utilizzato un convertitore CC separato per inviare energia a altri sistemi dell’auto (riscaldamento, infotainment e luci) che non richiedono corrente alternata. La frequenza della corrente inviata al motore può essere cambiata dal conducente, e maggiore è la frequenza, più frequentemente si inverte la polarità. Questo genera una forza rotazionale maggiore, o coppia, e fa girare le ruote più velocemente.

Tante possibilità di ricarica

Con le auto a benzina o diese, riempi il serbatoio e parti. Con le auto elettriche non funziona così, ma ci sono diverse tipologie di ricarica, dalla più lenta alla più veloce:

• Ricarica domestica, quella da 1 a 7 kW. È molto lenta, e in base alla potenza può impiegare 8 ore per recuperare 70 km. Per questo è indicata più per le auto plug-in hybrid o le elettriche cittadine.
• Ricarica Quick o in Corrente Alternata, con potenza tra gli 11 e i 22 kW. Sono le colonnine più diffuse in città, spesso gratuite e adatte per ricaricare l’auto mentre si è in ufficio, a fare shopping o al cinema. In base alla capacità della batteria e alla potenza del cavo può richiedere da 1 a 5 o 6 ore.
• Ricarica Fast e Ultra-Fast in Corrente Continua. Quella delle super-colonnine di Ionity o Free To X fino a oltre 300 kW di potenza, che richiede tra i 15 e i 40 minuti per recuperare l’80% di ricarica.

C’è chi si domanda se l’uso costante di stazioni di ricarica rapida  possa avere un effetto negativo sulla batteria dell’auto elettrica. La questione è ancora aperta; per ora, probabilmente dovresti semplicemente utilizzare ciò che ha più senso per te in base a dove vivi e a ciò che puoi permetterti. La maggior parte delle auto elettriche viene fornita con un cavo di alimentazione che può essere collegato alle stazioni di ricarica di livello 1 e 2, i due livelli di ricarica più comuni che troverai.

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