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La verità sull'autonomia delle auto elettriche
#1
Premessa: chi non ha voglia di sorbirsi tutto il pippone teorico-filosofico può saltare direttamente alle conclusioni, in fondo.

 
Il dilemma

Uno dei maggiori dubbi e ostacoli che affronta chi desidera passare a un’auto elettrica è, lo sappiamo, la questione autonomia.
Supponendo di acquistare (a caro prezzo) quest’auto, sono almeno sicuro che riuscirò a fare senza problemi il mio percorso tipo? Ogni quanto dovrò ricaricarla? Riuscirò a fare quel viaggio che ogni tanto mi capita di dover fare? Riuscirò ad andare in vacanza senza noleggiare un altro mezzo?

Alla domanda “quanti km di autonomia ha l’auto X”, qualsiasi risposta numerica troviate, vuoi nei depliant pubblicitari, vuoi nelle recensioni delle riviste, vuoi nelle parole dell’amico o cugino che l’ha già acquistata, è falsa.
Una risposta corretta deve necessariamente iniziare con “dipende”. “Dipende: tra i 200 e i 500 km” può essere una risposta sincera.
(E, per inciso, sia chiaro a tutti che i valori di omologazione NEDC, quelli stampati sui depliant europei, non hanno nulla a che vedere con la realtà. Ignorateli proprio. I valori americani EPA sono più realistici. Questo vale anche per i veicoli tradizionali, ma la cosa assume maggior rilievo quando si fanno i conti con le risicate autonomie dei veicoli elettrici.)

A supporto delle considerazioni seguenti segnalo due (tra i tanti) link interessanti: il calcolo delle autonomie per la nuova Opel Ampera-e e per la Renault ZOE. Riporto in particolare la tabellina relativa alla Ampera-e con evidenziati i dati a mio parere più significativi, per il resto rimando ai due link.



I fattori che incidono pesantemente sull’autonomia sono soprattutto:
- temperatura ambientale
- stato reale della batteria
- velocità di marcia

Sbarazziamoci subito dei primi due punti, che ritengo i problemi minori.


Temperatura ambientale

La temperatura incide sulle performance delle batterie.
L’impatto in realtà è piuttosto marginale, a meno di lavorare in condizioni estreme (< -10°C, > 50°C).

Il grosso impatto riguarda la climatizzazione interna, o in altre parole il riscaldamento.
Se fuori fanno -10° e dentro l’abitacolo pretendo di tenere i 20°, mantenere quel delta di temperatura di 30° in un ambiente poco coibentato (vetri e lamiere…) costa un sacco di energia.
Anche con un veicolo tradizionale, solo che in quel caso il calore viene quasi “a gratis”: i motori termici hanno un rendimento che nel caso migliore si avvicina al 40% (più spesso 20%), il che vuol dire che il 60-80% dell’energia che producono bruciando benzina o diesel viene normalmente dissipata in calore; costa poco in tal caso utilizzare tale calore per scaldare l’abitacolo.
I veicoli elettrici non hanno questi sprechi, quindi non perpetuano l’illusione di poter avere calore gratis.

A basse velocità medie (ambito urbano) l’energia necessaria per muovere il veicolo è relativamente poca, talmente poca da divenire trascurabile rispetto all’energia necessaria per tenere al caldo gli occupanti, se fuori fa molto freddo.
Così si spiega come la stessa auto, sullo stesso percorso, faccia 565 km con 20°, meno della metà (240) con 0°, meno di un terzo (167) con -20°.

Fatte le dovute premesse, secondo me si tratta di un falso problema.
Perché? Perché, nell’esempio citato, stiamo parlando di un ciclo strettamente urbano, velocità media 19 km/h.
Ignorando lo “scenario Lapponia” (-20°), con temperature prossime allo zero 240 km a 19 km/h vuol dire 12 ore di autonomia. A meno di cataclismi climatici (bufera di neve che ci blocca in cima a un passo alpino) nessuno passa più di 12 ore all'addiaccio in auto in un giorno, quindi l’occasione di ricarica giornaliera (a casa o al lavoro) dovrebbe esserci.
Se l’auto la uso per andare al lavoro e ogni giorno devo attraversare Roma da parte a parte mettendoci un’ora ogni mattina e un’ora ogni sera, anche nel più rigido degli inverni posso andare avanti tutta la settimana e ricaricare nel weekend. Pochi km, ma in ambito urbano (congestionato) difficilmente si fanno molti km, ha più senso ragionare in termini di ore.
Già se ci spostiamo in uno scenario più misto (urbano scorrevole/extraurbano lento, media 40 km/h) l’autonomia balza oltre i 300 km, che vuol dire comunque 8 ore, più che sufficienti per una giornata.

D’altro canto è bene tenere a mente la questione.
Perché? Perché se l’auto mi dà 200 km di autonomia residua, devo percorrere 150 km in strade tortuose/trafficate, e fa un freddo becco: occhio, abbiamo un problema. Meglio rassegnarsi a guidare col giaccone addosso e il riscaldamento al minimo, piuttosto che rischiare di rimanere a piedi.

Tra il riscaldamento a resistenza e quella a pompa di calore, meglio quest’ultimo (almeno per temperature fino a -10°C, sotto le quali diventa inefficiente).
Ma il vero must-have per i veicoli elettrici sono i sedili riscaldati: molto più efficaci dal punto di vista del dispendio energetico per tenere al caldo gli occupanti, rispetto a scaldare l’intero abitacolo.


Stato della batteria

Innanzitutto, non mi è mai del tutto chiaro se la capacità della batteria dichiarata dai costruttori sia quella nominale o quella effettivamente utilizzabile.
Voglio dire, sappiamo che per allungare l’aspettativa di vita di una batteria è bene non caricarla né scaricarla mai del tutto: una batteria da 40 kWh nominali verrà caricata, per dire, non oltre il 95%, e andrà in protezione se scende sotto il 5%, lasciando a disposizione 36 kWh utili.
In questo caso, il numero dichiarato nei depliant sarà 40 o 36?

Secondo elemento: nel tempo le batterie tendono a usurarsi, diminuendo la loro capacità utile.
Condizioni ambientali estreme (molto caldo o molto freddo) possono accelerare questo processo.
Tendenzialmente i modelli più recenti soffrono meno di questo fenomeno, e in futuro si spera che le cose migliorino ulteriormente, ma è ragionevole mettere in conto una perdita del 10% di autonomia nel giro di 5 anni/100.000 km.
Per dire, le case in genere propongono la sostituzione in garanzia delle batterie che abbiano perso più del 20-25% della capacità iniziale… lo considero un worst-case e non la norma.

L’insieme di queste due cose (più varie ed eventuali) mi porta a dire che, prudenzialmente, nel fare i propri conti bisognerebbe considerare l’80% della capacità sbandierata sui depliant.
Se c’è scritto 40 kWh, io leggo 32.
 

Velocità

E veniamo all’elefante nella stanza.

La fisica ci dice che la potenza necessaria per vincere l’attrito aerodinamico aumenta col cubo della velocità, e quindi l’energia necessaria per percorrere una certa distanza X aumenta col quadrato della velocità. Per muovere l’auto a 80 km/h serve il quadruplo dell’energia che serve a 40 km/h. A 120, nove volte tanto.

Con i veicoli tradizionali non ce ne accorgiamo (o ce ne accorgiamo poco, solo a velocità autostradali) per il motivo già detto sopra: i motori tradizionali sono inefficienti per natura, e in particolare ai bassi carichi (basse potenze, basse velocità); ad alto carico migliorano, compensando in parte la maggior richiesta di energia che la fisica impone.
I motori elettrici hanno il pregio di consumare esattamente quello che serve: 0 se stai fermo al semaforo, 1 se vai a 10 km/h, 100 se vai a 100 km/h.

Se tralasciamo le velocità estremamente basse (diciamo sotto i 20 km/h), dove i consumi fissi dell’auto (fari, centraline, e il già citato riscaldamento) incidono più dei consumi di trazione, abbiamo che a 30-50 km/h un’auto elettrica può percorrere senza batter ciglio una quantità allucinante di kilometri.
Ci sono Tesla che in condizioni favorevoli hanno fatto più di 1000 km con una singola ricarica (Tesla, supersportive segmento Porsche, dove l’efficienza energetica non è tra le priorità).

Quindi: urbano scorrevole? Fantastico, rischi di campare un mese con una ricarica.
Urbano congestionato? Per quanto detto sopra magari non farai molti km, ma i km in questo contesto sono l’ultima delle preoccupazioni.
Extraurbano tranquillo? Nessun problema.
Extraurbano veloce, tipo superstrada a 90 km/h e compagnia? L’autonomia inizia a risentirne, ma numeri alla mano non in modo drammatico.

Quando imbocchi il casello autostradale, ecco, allora sì che iniziano i dolori.
Tendevo a considerare circa 5 km/kWh @ 130 km/h, ma guardandomi intorno sembra che a 130 km/h reali sia più realistico attendersi 4 km/kWh.
In effetti stando a Spritmonitor le Tesla fanno 5 km/kWh di media generale, e anche se immagino che i guidatori Tesla siano un po’ più “allegri” della media mica faranno solo autostrada.

I guidatori ibridi sono già piuttosto consapevoli, in virtù del fatto che i veicoli ibridi sono più efficienti di quelli tradizionali, della differenza di consumi tra città/extraubano tranquillo, dove si portano a casa senza troppa difficoltà i 25-30 km/l, e autostrada, dove a velocità codice si fanno i 15 o poco più.
Ma con l’elettrico questa differenza è ulteriormente amplificata.

Quindi eccoci qua: con un kWh di energia la stessa auto elettrica può fare 10 km in città (e senza guidare da nonno col cappello o da hypermiler), oppure 4 km in autostrada. (La buona notizia è che a queste velocità temperatura e clima incidono poco o nulla.)
Certo, è perfettamente lecito decidere di andare a non più di 110 km/h in autostrada, migliorando notevolmente i consumi; a ben pensarci molte volte la maggior velocità non vale la candela, non solo in termini di consumi ma anche di sicurezza, confort e quant’altro (e alla fine qual è il reale risparmio di tempo?).
Ma troverei alquanto disonesto rappresentare a un potenziale acquirente un’autonomia XYZ, nascondendo in una postilla a fondo pagina che non si considera l’autostrada, o se la si considera la si considera a velocità da TIR.
Così come trovo fortemente fuorviante sbandierare come normali per le ibride, nei depliant pubblicitari ma anche in questo forum, i 30 km/l, tralasciando il fatto che in autostrada a velocità codice ne fai la metà.


Conclusioni

Personalmente i conti che faccio sono i seguenti:
- data una capacità della batteria dichiarata X, considero l’80% di X (es. 50 kWh dichiarati => 40 kWh utili);
- per un uso medio, con un misto di urbano/extraurbano/autostrada, estate/inverno, guida rilassata ma senza particolari accortezze, credo sia prudente considerare una media di 6 km/kWh;
- per un uso più tipicamente urbano, con qualche capatina extraurbana ma poca o nulla autostrada, guida tranquilla senza troppa fretta, e disponibilità a scendere a qualche compromesso se necessario (velocità, riscaldamento, ecc.), si possono considerare 8 km/kWh;
- per gli spostamenti in autostrada, a velocità codice perché non avete tempo per ciondolare in giro: 4 km/kWh.

Giusto per ribadire: non è che non si possa fare di meglio, c’è chi lo fa eccome; credo semplicemente che non si possano promettere 10 km/kWh senza dettagliare una serie di condizioni necessarie a contorno, allo stesso modo in cui è illusione aspettarsi 30 km/l da una Yaris ibrida se non si ha la giusta combinazione di guidatore coscienzioso, percorsi favorevoli e meteo propizio.

Sulla base di questi numeri ognuno dovrebbe farsi i conti in base alle proprie esigenze.

Ad esempio, personalmente potrei dire che:
- settimanalmente faccio circa 20*5 = 100 km di spostamenti urbani: 100/8 = 12,5 kWh; 12,5 / 0,8 (80%) = 15,6 kWh; quindi una qualsiasi elettrica con 20 kWh mi permetterebbe con buon margine di caricare con comodità nei week-end, e non tutte le notti;
- in realtà il minimo per considerare un’auto elettrica è che copra senza patemi il mio tragitto abituale di circa 250 km, 90% autostradali: 225/4 + 25/8 = 60 kWh; 60 / 0,8 = 75 kWh: finché non ci sarà un’auto elettrica a prezzo abbordabile con batteria da ~75 kWh, per me il passaggio è fuori discussione;
- il viaggio più lungo affrontato di recente a bordo della mia Yaris è un Aosta-Belluno, 500 km di cui 350 autostradali (con cruise control a 130… avendo 5 ore di strada non è che avessi molta voglia di “godermi il paesaggio”) e il resto extraurbano: 350/4 + 150/6 = 112,5 kWh; consideriamo una mezz’oretta di pausa a un autogrill per pausa pranzo + ricarica a una colonnina a 41 kW (supponendo, e non è banale, che tali colonnine esistano e siano disponibili), quindi 20 kWh caricati al volo; per stare tranquillo avrei avuto necessità di 90 kWh utili, ossia 110 nominali. Insomma anche con una Tesla P100D avrei qualche scrupolo (che la rete di supercharger a 150 kW potrebbe far passare…).

Tesla a parte, modelli con più di 40-50 kWh all'orizzonte non se ne vedono.
Non ho fretta, resto alla finestra.

A voi per eventuali considerazioni aggiuntive.
Nicholas, proud to be a member of Hybrid Synergy Forum since Sep 2012.
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#2
Tutto giustissimo, condivido in pieno. Di fatto, a condizioni attuali, l'unica elettrica che fa per me è Tesla, non solo per l'autonomia, ma per la rete di supercharger a 120kW strategicamente posizionati. Unico problema il costo decisamente impegnativo a dir poco, ma mi sto convincendo al grande passo.
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  • George, GTE-luif, Nicholas
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#3
Quoto in pieno quanto scritto.
Per quanto riguarda il riscaldamento, si può parzialmente compensare la cosa avviando il riscaldamento dell'abitacolo prima della partenza, così in viaggio serve meno energia per tenere la temperatura già raggiunta in abitacolo (con energia presa dalla rete). Anche il volante riscaldato, oltre ai sedili, aiuta (ma solo chi guida).
Inoltre, se non ricordo male, Tesla ha un sistema di recupero del calore dal liquido di raffreddamento dell'inverter, e anche questo aiuta.
Ii tragitti più lunghi, con le capacità medie delle batterie di adesso, si possono fare ugualmente, ma devi essere disposto a fare più soste, oppure a fare percorsi alternativi all'Autostrada, almeno in parte del percorso.
La Ampera-E, in uscita in Italia nel 2018, ha le batterie con una capacità di 60 kWh.
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  • GTE-luif, Nicholas
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#4
É un ottimo veicolo, ma senza supercharger in Italia può giusto essere una seconda macchina destinata al commuting quotidiano. A quel punto unisco il budget e vado di Tesla.
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#5
Ho molte perplessità nel breve termine sulle effettive possibilità di effettuare ricariche rapide per molte auto contemporaneamente, perché la potenza installata dovrebbe essere mostruosa.
Sul riscaldamento/raffreddamento dell'abitacolo si può fare molto prendendo delle abitudini "virtuose": è stupido e costoso simulare l'inverno in piena estate e viceversa.
In città accendo il condizionatore solo nelle ore più calde, e comunque lo tengo su 26°, su strada statale in genere non lo uso, mentre in autostrada risulta necessario, date le velocità.
Per l'inverno devo ancora provare, perché ho l'ibrida da pochissimo, però, quando vado in ufficio tengo indosso il giaccone, quindi in molti casi si può tenere spento, comunque, se si è vestiti da inverno, si può tenere il condizionatore su temperature non troppo alte.
In questo l'automatico aiuta molto.
Leonardo
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  • GTE-luif
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#6
Abitudini virtuose per contenere i consumi di un'elettrica, e di conseguenza aumentare l'autonomia, si possono adottare per riscaldamento / raffreddamento, come ha indicato giustamente @fileo.
Anzi, a dire il vero, il condizionatore d'aria in estate serve molto meno rispetto alle altre auto perchè non c'è il calore del motore termico che scalda l'abitacolo, sia in marcia che da fermi.
Per i percorsi a velocità sostenute, utilizzando la scia (con i dovuti margini di sicurezza) si può ridurre di quasi 1/3 la potenza necessaria al mantenimento della velocità.
Non mi ritrovo invece con quanto detto da @Top, perchè è logico che, essendoci abituati a macchine con serbatoi che ci permettono di percorrere mille chilometri con un pieno, un'autonomia di 300-350 km ci sembra scarsa, ma già oggi, ad esempio, la Zoe40 ha la stessa autonomia, se non di più, di un'auto che va a Gpl o a Metano.
Secondo me il vero scoglio è che, a quelli che vorrebbero un'auto elettrica, gli piacerebbe fare le stesse cose di quella che si utilizza adesso e nello stesso modo, ma non è così, almeno per ora.
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#7
@Roberto72, l'autonomia è sufficiente, sono i tempi di ricarica in assenza di supercharger a rendere impraticabili trasferte anche di medio raggio. Il mio utilizzo abituale è composto da brevi tragitti casa-ufficio di 8km, in cui qualsiasi auto anche ibrida è terribilmente inefficiente, con circa metà dell'energia sprecata per mettere a regime il motore termico, ma anche da relativamente frequenti trasferte da 2x250km. Dato che a destinazione non è detto che io possa caricare, mi serve un punto intermedio, cui dedicare una sosta di una 20ina di minuti al ritorno, quando comunque non ho orari da rispettare e già ora mi capita comunque di prendermi una pausa. Restano poi le lunghe trasferte vacanziere a chiudere il cerchio.
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  • roberto72
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#8
A scanso di equivoci: una Zoe o una Leaf già ora farebbero al caso mio, ma dovrei comunque affiancarla alla mia ibrida attuale. Oppure sto solo cercando di razionalizzare la scimmia per la Model S che si è impadronita di me Wink_smilie
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  • roberto72
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#9
Fino a quando non saranno presenti colonnine di ricarica veramente rapida in tutte le attuali stazioni di servizio (leggi: benzinai) sarà difficile che ci possa essere il grande salto di massa. Ci vorrebbe una legge serie e lungimirante che obligasse le attuali stazioni di servizio a dotarsene entro tot tempo.

-- 

Tommaso
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  • Fabio Garzoni, Nicholas, valium64
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#10
@Top il mio post non voleva essere specificamente indirizzato a te, ma ho preso spunto per esprimere un mio concetto/pensiero.
Ognuno ha le sue esigenze, esperienze e necessità, ci mancherebbe, ma ti assicuro che se è vero, attualmente, che la rete Supercharger Tesla è la più efficace, efficiente e veloce, anche i non teslari viaggiano in elettrico percorrendo migliaia di chilometri al giorno, e non solamente in città. Ohyeah
Nel tuo specifico esempio di viaggio, per le trasferte più lunghe potresti caricare un po' all'andata e un po' al ritorno, sempre in base al percorso che devi affrontare. Come ho detto prima le stesse cose allo stesso modo non si riescono a fare (nemmeno con Tesla, perchè probabilmente devi uscire dall'Autostrada per ricaricare, cosa che attualmente non fai).
Tesla sarebbe la soluzione ideale per molti, ma pochissimi se la possono permettere, con i prezzi attuali. Shocking
Parlando di costi di acquisto delle auto elettriche, qualche giorno fa ho fatto un prospetto di tutti i costi che ho effettivamente sostenuto con un'auto a gasolio in 8 anni e 150.000 km, dal costo di acquisto (usata), al carburante, cambi gomme, bolli, tagliandi e manutenzione straordinaria.
Ho ipotizzato poi l'acquisto di un'auto elettrica dal costo iniziale decisamente più alto, ed i costi necessari per percorrere gli stessi chilometri (ipotizzando di pagare tutta l'energia per le ricariche).
Con mia estrema sorpresa mi sono reso conto che avrei potuto acquistare un'auto elettrica dal prezzo quasi doppio di quella che ho effettivamente acquistato (ma non arrivo comunque a Tesla!!! No No ).
Questo però da un punto di vista esclusivamente economico, senza tutte le altre considerazioni (autonomia, comodità, ambiente, salute, ecc.)
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