Quanto sono efficienti i veicoli elettrici?

L'efficienza energetica è un termine onnipresente al giorno d'oggi, e per una buona ragione. Che si tratti della casa o dell'auto (o di qualsiasi altra cosa che consumi energia), maggiore è l'efficienza, più efficace è il funzionamento.

Molto probabilmente hai già fatto qualche ricerca sui veicoli elettrici, magari ne possiedi uno. Ma sai qual è l'efficienza dei veicoli elettrici rispetto a quella delle auto a combustibile? O in che modo i veicoli elettrici utilizzano l'energia (ovvero, dove va a finire l'energia)?

Diamo un'occhiata più da vicino…

Come viene misurata l'efficienza nei veicoli elettrici?

Nel caso dei veicoli elettrici, per efficienza energetica si intende la distanza percorribile con una carica completa. Il metodo più semplice per valutare l'efficienza di un veicolo elettrico è quello di calcolare i chilometri per kWh (l'equivalente delle miglia per gallone). In media, la maggior parte dei veicoli elettrici percorre tra i 5 e i 6 chilometri per kWh.

Per calcolare i chilometri per kWh, procedi come segue:

autonomia del veicolo elettrico ÷ dimensioni della batteria in kWh = chilometri per kWh.

Più alto è il valore, più efficiente è il veicolo.

• Ad esempio, la Volkswagen ID.3 ha un'autonomia di 450 chilometri e una batteria da 77 kWh. 450 ÷ 77 = 5,8 chilometri per kWh.

• La Volkswagen ID.Buzz, invece, ha un'autonomia di 330 chilometri e una batteria da 77 kWh. 330 ÷ 77 = 4,3 chilometri per kWh.

Sebbene il metodo descritto sopra sia pratico, è bene prenderlo con le pinze, poiché i veicoli che offrono una maggiore autonomia non sono necessariamente i più efficienti. Ad esempio, un veicolo elettrico di tipo SUV (cioè un'auto di grandi dimensioni) con una batteria pesante consumerà più energia per chilometro, pur avendo un'autonomia maggiore.

Ad esempio, la Polestar 3 ha un'autonomia di 490 chilometri e una batteria da 107 kWh. 490 ÷ 107 = 4,6 chilometri per kWh.

Ci sono anche altri fattori che contribuiscono all'efficienza chilometrica, ma ci torneremo più avanti.

Quanto sono efficienti i veicoli elettrici rispetto alle auto a benzina o diesel?

Parliamo prima delle auto a benzina o diesel…

Oltre a consumare combustibili fossili, si stima che le auto a benzina e diesel utilizzino solo dal 12 al 30% dell'energia del carburante immesso per muoversi. Il resto (70-88%) dell'energia va perso per inefficienze (come l'utilizzo del carburante in fase di parcheggio o al minimo e il calore dei gas di scarico) o viene utilizzato per alimentare gli accessori (come il riscaldamento, il climatizzatore, il servosterzo, i fari e così via).

In confronto, i veicoli elettrici utilizzano solo il 23% circa dell'energia per alimentare gli accessori e il sistema di trazione elettrica. Ciò significa che i veicoli elettrici hanno un'efficienza del 77% circa.

La differenza più importante? La frenata rigenerativa.

La spieghiamo nel nostro blog: Come funzionano i veicoli elettrici?

Quando un veicolo si muove, accumula energia cinetica e, come ti diranno i testi scolastici di scienze, l'energia deve andare da qualche parte. Purtroppo, nella frenata meccanica (utilizzata nei veicoli ICE), l'energia cinetica viene rilasciata come prodotto di scarto sotto forma di calore. Ecco perché i dischi dei freni si surriscaldano e si usurano nel tempo.

Fortunatamente, i freni del veicolo elettrico funzionano in modo diverso. Invece di convertire l'energia cinetica in un prodotto di scarto, la frenata rigenerativa la converte in energia elettrica, che viene quindi immagazzinata nella batteria. Non solo questo meccanismo è più efficiente, ma migliora l'autonomia del veicolo poiché l'energia viene reimmessa nella batteria. 

Ma come funziona nella pratica? 

Immagina questo scenario: stai guidando lungo la strada, il semaforo inizia a diventare giallo e tu inizi a premere il pedale del freno. Quando il pedale del freno è inserito, l'energia cinetica che consente il movimento del veicolo viene trasferita al motore, rallentando la vettura. Quando il motore ruota, produce elettricità che viene riportata nella batteria del veicolo elettrico, pronta all'uso per quando il semaforo diventerà verde e il veicolo accelererà.

Dove e come viene utilizzata l'energia nei veicoli elettrici?

Sebbene ogni veicolo elettrico sia diverso e i modelli più recenti impieghino tecnologie più efficienti, si stima che i veicoli elettrici utilizzino circa:

• Il 13% dell'energia nelle perdite del sistema di trazione elettrica.

• Il 10% dell'energia in perdite di carica: quando un veicolo elettrico si ricarica, l'energia elettrica proveniente dal punto di ricarica provoca una reazione chimica nella batteria agli ioni di litio, che a sua volta provoca calore come conseguenza della perdita di potenza. Per saperne di più su questo processo, consulta il nostro blog: Come funzionano i veicoli elettrici?

• Dallo 0 al 7% dell'energia negli accessori elettrici, nel servosterzo e nell'impianto di riscaldamento/raffreddamento.

Ma il 22% delle perdite di energia viene recuperato dalla frenata rigenerativa!

Quali fattori influiscono sull'efficienza nei veicoli elettrici?

Oltre ai meccanismi interni dei veicoli elettrici, di cui abbiamo già parlato, ci sono anche altri fattori che influiscono sull'efficienza.

Temperatura ambientale

La temperatura ottimale per le celle della batteria agli ioni di litio è compresa tra 15 e 45 gradi Celsius. In Italia, le temperature invernali sono in media comprese tra 6 - 14 gradi Celsius, ossia 1 - 9 gradi in meno rispetto alle prestazioni ottimali di una batteria al litio. A causa della cinetica interna della cella della batteria, le basse temperature rallentano la reazione chimica.

Cosa significa questo nella vita reale? Dal 10 al 15% di autonomia in meno.

Esistono però molti modi per contrastare questa riduzione dell'autonomia. Per saperne di più, consulta il nostro blog: In che modo la temperatura influisce sulla capacità della batteria EV?

Carico/Peso

Vale lo stesso discorso che per le auto a benzina e diesel: più pesante è il veicolo, più energia sarà necessaria per farlo muovere. Fortunatamente, a meno che il carico non sia particolarmente pesante, l'autonomia della batteria non dovrebbe risentirne più di tanto.

Età della batteria

Come avviene per la maggior parte delle batterie ricaricabili, le prestazioni diminuiscono con il passare del tempo, tuttavia la batteria di un veicolo elettrico non è paragonabile a quella di un telefono cellulare. Le batterie dei veicoli elettrici sono resistenti e le case automobilistiche sono disposte a fornire una garanzia, in genere per circa otto anni o 160.000 chilometri/100.000 miglia. Detto questo, sempre più veicoli elettrici stanno dimostrando di superare gli 8 anni di garanzia e, con i progressi delle batterie a stato solido, non dovrebbe passare molto tempo prima che le batterie dei veicoli elettrici rimangano al massimo dell'ottimizzazione per 30 anni! Questo avrebbe un impatto anche sull'autonomia di un veicolo elettrico, con un aumento di circa il 50% (stimato da alcuni report). 

Accelerazione pesante (resistenza del vento e qualità della strada)

L'efficienza delle auto a benzina e diesel è massima a 70-80 km/h. In confronto, i veicoli elettrici non hanno una velocità di guida ottimale: costruiti senza motore, funzionano con una trasmissione a un solo rapporto, il che significa che la coppia (potenza) è immediatamente disponibile, a differenza delle auto a benzina e diesel, che hanno bisogno di girare (bruciare carburante) per ottenere una maggiore potenza.

Tuttavia, proprio come per le auto a benzina e diesel, la potenza per muovere un veicolo elettrico aumenta con la velocità, poiché combatte la resistenza del vento.

Morale della favola: più la guida è fluida, più si va lontano.

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