Quale futuro per una mobilità realmente sostenibile?

Il concetto di automobile elettrica, più sostenibile di quella tradizionale, è entrato in maniera preponderante nella nostra vita quotidiana. Se scorriamo un po’ i canali della televisione, o sfogliamo i quotidiani e le riviste, c’è da rimanere stupiti dalla quantità di pubblicità sulle automobili elettriche che i grandi costruttori di veicoli ci propongono ogni giorno. Siamo quindi tutti in pace con noi stessi perché qualcosa si sta muovendo verso un mondo più sostenibile.

Vogliamo però mettere in evidenza alcune considerazioni che sfuggono ai non addetti ai lavori e che descrivono uno scenario completamente diverso.

Le automobili costituiscono una delle spese principali delle famiglie e sono nella maggioranza dei casi uno strumento per soddisfare un bisogno, quello cioè di potersi spostare da casa a lavoro o per svolgere le normali commissioni di famiglia, comprese le gite nel tempo libero. Le pubblicità invece ci propongono un modello diverso, basato sull’emozione: l’automobile nuova è bella, ci rende migliori e diversi dagli altri, è zeppa di funzioni avveniristiche che alla fine dei conti poco spostano nella nostra vita quotidiana. Questa distanza fra la realtà di tutti i giorni e la fantasia delle pubblicità nasconde un fine, un interesse di parte, ovvero la necessità dei costruttori di automobili di vendere sempre più veicoli.

La vita media di un’automobile in Italia è di 11,3 anni e di poco si discosta dalla vita media di un’automobile in Europa che è di 11,1 anni. L’interesse dei costruttori è di portarci a sostituire l’auto ogni due o tre anni. Questa affermazione la si può verificare banalmente andando ad analizzare le offerte nelle pubblicità che prevedono forme di finanziamento delle automobili con maxirata a due o tre anni dall’acquisto vero e proprio, il famoso valore futuro garantito (che qualcuno… dice addirittura di “progettare”…).

In quell’occasione infatti sarà più conveniente restituire il veicolo usato e pagare la medesima rata mensile per uno completamente nuovo. Ora, senza prendere in esame valutazioni relative al fatto che non si possiede più l’automobile, ma si paga un servizio, e che si diventa quindi dipendenti dalla marca scelta (vedi il fatto che la manutenzione deve essere svolta dalla casa madre, pena la decadenza della garanzia), il modello proposto è basato  sulla sostituzione del vecchio col nuovo.

Pensiamo davvero che sia possibile passare all’elettrico rottamando 2,3 miliardi di veicoli circolanti nel mondo per acquistarne altrettanti di nuovi? Il processo di rottamazione non è impattante in termini di consumo di risorse e di energia? La produzione delle automobili nuove con quali materie prime e con quale energia avviene?

Tutte domande lecite per le quali abbiamo una risposta: questo sistema è insostenibile, anche qualora si pensasse di attuarlo in un regime di economia circolare. Sì, perché alla base del sistema economico dominante nella nostra epoca c’è il concetto di “crescita infinita”, per cui, per ipotesi, anche recuperando tutte le materie prime dai processi di riuso e riciclo, prima o poi serviranno nuove materie prime da estrarre dall’ambiente, nonostante il nostro pianeta abbia comunque risorse in quantità finita.

Ma allora non c’è una soluzione al problema?

La risposta è di guardarsi intorno, di informarsi bene su queste tematiche.

Il nostro progetto rappresenta, ad esempio, una soluzione sostenibile al problema. Pensate soltanto che convertire un’automobile in elettrico significa evitare la rottamazione di un veicolo usato, evitare la costruzione di un veicolo nuovo e significa risparmiare complessivamente un ulteriore 20-30% di risorse e di energia per avere un mezzo di trasporto paragonabile al nuovo.

Altri effetti della nostra proposta sono la diminuzione progressiva dei veicoli circolanti, l’attivazione di sistemi di trasporto collettivo di tipo smart e lo sviluppo di tecnologie di recupero e di riciclo che ancora non esistono. Tutto questo significa sviluppare una transizione verso una mobilità realmente sostenibile in contrapposizione al modello insostenibile proposto dai costruttori di automobili.

Tutto questo però rimarrà un’utopia, a meno che tutti noi ci impegniamo d’ora in poi a chiedere di andare verso un futuro realmente compatibile col Pianeta.

Cominciamo a chiedere alla politica ed alla società un impegno serio verso la sostenibilità e la soluzione della crisi climatica.

Un’analisi quantitativa sull’industria delle auto e il cambiamento climatico

Articolo a cura di Alberto Trentadue

Pur avendo studiato per tanto tempo la relazione tra mobilità, industria e ambiente, la scoperta di un rapporto ufficiale che conferma in modo puntuale e diretto molte delle conclusioni e le proposte che, come progetto iaiaGi, abbiamo esposto in vari modi per anni, ci ha colpito non poco.
Si tratta del rapporto “Crashing the Climate – How the car industry is driving the climate crisis” (Demolire il Clima – Come la produzione di auto sta pilotando la crisi climatica) prodotto da GreenPeace nel settembre dello scorso anno, che ha raccolto dati e statistiche in modo sistematico con l’obiettivo di dimostrare quantitativamente la responsabilità del settore industriale dell’auto nei confronti della crisi climatica che stiamo vivendo e, sempre su base quantitativa, di mostrare quali possono essere le reali misure da prendere con urgenza, e quali invece sono solo misure di facciata.

Lo si può scaricare in formato PDF al link: https://es.greenpeace.org/es/wp-content/uploads/sites/3/2019/09/gp_cleanairnow_carindustryreport_full_v5_0919_72ppi_0.pdf o inserendo le parole “crashing the climate greenpeace” in un motore di ricerca.

In questo breve articolo non farò un riassunto del rapporto, che vale la pena leggere direttamente (pur essendo in inglese) e anzi, merita la lettura per il taglio spietatamente oggettivo con il quale presenta i numeri e le inevitabili conclusioni a cui essi portano. Peraltro, le pagine dalla 1 alla 5 riuniscono in sommario i risultati dello studio e le forti raccomandazioni che GreenPeace pone ai costruttori di autoveicoli affinché riducano radicalmente il loro impatto sul clima.

Vorrei invece evidenziare alcuni dei temi trattati che, come detto, sono stati concetti guida della nostra proposizione di valore del retrofit elettrico iaiaGi.

Il primo tema, che spesso abbiamo richiamato in eventi pubblici o in dibattiti in vari contesti è il modo corretto di calcolare l’impronta di gas-serra di un veicolo affinché un confronto sia veritiero. Le emissioni di gas serra relative ad un singolo autoveicolo sono la somma di tre fattori, tutti rilevanti: emissioni nella fase produttiva, nella fase d’uso e nella fase di smaltimento e riciclo.

Inoltre, è utile evidenziare come anche la fase di uso del veicolo non immette gas-serra solo per il consumo di carburante durante la circolazione, ma anche a causa della filiera che porta il carburante dal giacimento al distributore.

In molte circostanze abbiamo notato che a molti sfuggono queste fasi del ciclo vita di un veicolo e limitano la loro attenzione solamente al consumo di carburante durante la guida.

Il retrofit elettrico re-immette in circolazione un veicolo che non utilizza più carburanti fossili e ritarda nel tempo gli eventi di produzione di un veicolo nuovo e lo smaltimento e riciclo di uno vecchio. È quindi una soluzione assolutamente efficace nello sforzo di ridurre le emissioni in atmosfera di gas-serra

È interessante notare, a completezza dell’analisi, come la produzione di una batteria per veicolo full-electric abbia anch’essa la sua impronta in termini di gas-serra, che si va a sommare al processo di produzione di un veicolo. Tuttavia, come fa notare il rapporto, è una tecnologia recente con grandi margini di miglioramento, in termini di processo produttivo, di vita operativa totale delle celle e di processi di recupero. Lo stesso non si può dire per l’efficienza dei motori a combustione, per i quali, data la maturità tecnologica, le ottimizzazioni in termini di emissioni apportano miglioramenti sempre più modesti che non potranno mai arrivare ai limiti necessari a frenare gli effetti negativi sul clima.

Che il settore industriale dell’automobile non abbia messo in campo misure efficaci per ridurre le emissioni lo dimostrano le tabelle comparative a pagina 13 del rapporto, che mostrano le emissioni dell’intera produzione di ciascun produttore e quelle complessive del settore. Nell’anno 2018 il settore automobilistico globale ha immesso in atmosfera il 9% di tutte le emissioni del Pianeta. Per avere un’idea chiara, il 9% delle emissioni equivalgono alle emissioni dell’intera area Europea!

Ma il fatto più preoccupante è che non c’è stato alcun miglioramento dall’anno precedente. Come se il problema climatico non esistesse!

Le colpe principali delle case automobilistiche nel mondo sono:

– Un’evidente mancanza di volontà nel facilitare la transizione verso tecnologie di motori ad emissioni zero, dove nessuna casa automobilistica, esclusa Volkswagen, ha ancora preso alcun impegno pubblico a chiudere la produzione di veicoli a combustione.
– Un comportamento ambiguo, che auspica nuove tecnologie sostenibili nella comunicazione mediatica, ma poi agisce in senso opposto quando la politica deve decidere in merito.
– Utilizzo di test di verifica di emissione distanti dalla realtà. Impressionante leggere che al 2017 la differenza tra i valori di emissione in laboratorio ed i risultati su strada è stata del 39% in difetto, un divario in crescita dagli anni precedenti.
– Marketing ancora troppo focalizzato alla vendita di veicoli a combustione.

Un altro interessante tema, su cui pure abbiamo avuto momenti dialettici, è la bocciatura della motorizzazione ibrida come risposta ai problemi di emissioni di gas serra. Il problema (ovvio) delle auto ibride è che, ahimè, bruciano comunque carburante. Esistono poche situazioni di guida nelle quali si ha una efficacia in termini di riduzione di emissioni. In tutto il resto, il motore a combustione emette come sempre. E il miglioramento tecnologico di questi motori non riuscirà a portare risultati significativi nei prossimi 10-15 anni, che è l’orizzonte temporale nel quale le emissioni dovrebbero essere azzerate.

Le tre priorità indicate da GreenPeace sia ai produttori di auto che alla politica, per porre una seria correzione a questa situazione sono le stesse in cui noi di iaiaGi crediamo con forza:

– Avviare al più presto la transizione industriale che azzeri la produzione di nuovi veicoli a combustione;
– Costruire veicoli elettrici fortemente efficienti dal punto di vista dell’uso dell’energia;
– Ripensare il business model ed esplorare nuovi ambiti diversi da quelli della produzione di nuove auto (con qualsiasi motorizzazione).

Ci viene inevitabilmente da osservare che la proposta di iaiaGi risponde in pieno a queste priorità e ci incoraggia vedere che sta progressivamente crescendo una maggiore consapevolezza dell’opportunità di gestire la mobilità in un modo innovativo e seriamente sostenibile.

Il mito dei supercondensatori

Articolo a cura di Flavio Odorici – Responsabile Progetto Elettronico iaiaGi S.R.L.

In questo numero proseguiamo nella serie di articoli dedicati ai miti, più o meno grandi, che popolano la narrativa dei giornalisti sull’argomento auto elettriche.

Il terzo che affrontiamo è il seguente:

“Il futuro dell’auto elettrica è nell’uso dei Supercondensatori, che ne rivoluzioneranno le prestazioni.” Il terzo che affrontiamo è il seguente:

“Il futuro dell’auto elettrica è nell’uso dei Supercondensatori, che ne rivoluzioneranno le prestazioni.”

Come dire, se non avete un’auto con supercondensatori non siete nessuno…

Per brevità, da ora in poi nel testo li indicheremo con la sigla SC.

La maggioranza degli articoli puntano sul concetto che un’auto elettrica equipaggiata con SC possa essere caricata in pochi minuti. È sufficiente aprire il browser e cercare “supercondensatori su auto elettriche” per rendersene conto.

Prima di iniziare il discorso per farvi capire quanto sia ridicola questa teoria, vogliamo  dire una cosa per noi importante.

La gente comune fa veramente molta fatica a familiarizzare con i concetti nuovi portati dalla rivoluzione elettrica e andrebbe quindi aiutata. Il giornalismo dovrebbe lavorare per semplificare e trasmettere messaggi chiari e comprensibili, non aumentare la confusione sbandierando cose senza senso.

Differenze tra Batterie e Supercondensatori

Tutti e due i dispositivi accumulano energia elettrica, ma sono molto diversi.

La batteria si basa su processi elettrochimici, e accumula/eroga energia tramite lo scambio di elettroni e di ioni nelle reazioni di ossidoriduzione delle sostanze attive in essa contenute.

Il processo avviene a tensione quasi costante, il che rende la batteria molto facilmente utilizzabile. La densità di energia delle migliori celle commerciali al Litio per uso automobilistico arriva oggi intorno ai 260 Wh/Kg.

Il Supercondensatore si basa su processi elettrostatici, e accumula/eroga energia tramite l’accumulo di carica elettrica sulle due piastre di cui è composto.

Il processo avviene con rapide variazioni della tensione disponibile, il che rende il SC molto poco utilizzabile. La densità di energia dei migliori SC arriva oggi a 8 Wh/Kg ed è solo parzialmente sfruttabile.

Il SC è sì in grado di erogare correnti elevatissime, ma solo per brevissimi periodi.

Nella tabella seguente vediamo i dati salienti dei migliori SC in commercio per uso autotrazione.
MARCA TIPO FARAD VOLT Wh/Kg Resistenza  Interna
Maxwell BCAP3400P300K04/05 3400 3V 8,6 0,15 mOhm
SkeleCap SCA3200 3200 2,85V 6,8 0,15 mOhm
Eaton XL60-2R9348T-R 3400 2,85V 7,23 0,23 mOhm
AVX SCCZ1EB308SWB 300 2,7V 6,08 0,20 mOhm
Nichicon JJDOE608MSEGBN 6000 2,5V 4,67 2,2 mOhm
Nichicon JJDOE138MSEGBN 1300 2,5V 5,37 6,0 mOhm

Utilizzo pratico dell’energia contenuta

Come si è detto, una batteria è un dispositivo essenzialmente a tensione costante, questo ne facilita l’uso con le elettroniche di controllo dei motori elettrici, che richiedono appunto tensioni pressoché costanti nel tempo.

In caso di forti prelievi di corrente, la tensione cala per un valore dato dal prodotto della resistenza interna della batteria per la corrente. Il calo può essere del 5% circa (indicativo) a media carica ad una corrente di 2C, cioè due volte la capacità di corrente nominale.

Poiché l’uso di un convertitore DC-DC separato sarebbe una follia come complicazione, pesi e costo, i SC vengono semplicemente collegati in parallelo alla batteria che devono supportare.

All’arrivo della richiesta, i SC erogano la corrente al posto della batteria, sostenendola. Quando la scarica arriva al 5%, la loro funzione cessa, e il carico rimane tutto sulla batteria stessa.

In pratica, quanta energia possono erogare? La risposta è: “Pochissima”.

Infatti, l’energia contenuta in una serie di SC vale:  
                                              E = ½ * C * V² *n / 3600

con E in Wh, C in Farad, V in Volt, n = numero di condensatori in serie.

Un caso pratico

Proviamo ora a delineare uno scenario pratico. Una vettura è dotata di una batteria composta da 111 elementi da 120 Ah, con tensione nominale 3,6 V, 266 Kg totali.

Abbiamo considerato elementi della Kokam, di tipo piatto, SLBP con chimica NMC di ottima qualità, tanto per fare un esempio. In totale abbiamo 400 V, 120Ah, 48 Kwh.

In parallelo abbiamo un banco di SC Maxwell composto da 133 elementi da 3400 F ciascuno (400 V totali), per un peso complessivo di 67 Kg: costo maggiore della batteria.

Supponiamo che l’auto acceleri, richiedendo 240A (96 kW) per 20 secondi (0,0055 ore) al sistema. L’energia richiesta nella fase di accelerazione è di 240 * 400 * 0,0055 = 520 Wh.

Il banco di SC contribuisce finché da 3 V ciascuno siamo scesi a 2,85 V (-5%). In totale:

E = (0,5 * 3400 * 3 * 3 * 133 / 3600) – (0,5 * 3400 * 2,85 * 2,85 * 133 / 3600) = 55,12 Wh.

Il banco di SC contribuisce quindi per 55 Wh su 520 Wh, in pratica circa 2,1 secondi, per poter disporre di 93,6 kW medi al motore invece di 91,2 kW.

Ma vi rendete conto? 67 Kg in più e un costo più che raddoppiato per 2,4 kW di potenza in più?

Nella figura abbiamo riportato un banco SC reale, per mostrare la complessità dell’oggetto, che costa più della batteria. In realtà i SC avrebbero dovuto essere molti di più, per resistere alla tensione di carica della batteria. Altro costo e complessità da aggiungere.

Conclusioni

Crediamo non resti molto da dire, se non che prima di parlare di miracoli occorre fare due conti. Si eviterebbe di fare brutta figura.

Il mito della ricarica rapida

Articolo a cura di Flavio Odorici – Responsabile Progetto Elettronico iaiaGi S.R.L.

In questo numero proseguiamo nella serie di articoli dedicati ai miti, più o meno grandi, che popolano la narrativa dei giornalisti sull’argomento auto elettriche.
Il secondo che affrontiamo è il seguente:

“ È indispensabile poter disporre di colonnine di ricarica rapida, e più sono potenti meglio è?”

L’obiettivo poi non tanto nascosto è quello di poter fare rifornimento in 5 o 10 minuti.

È evidente che durante un lungo viaggio possiamo aver necessità di una carica intermedia, e che in tal caso è bene sia veloce.

Ma a parte questo caso, che è raro per la media degli utenti, la ricarica notturna può essere più che sufficiente. Per maggiori particolari vedere il precedente articolo “Il Mito della Penuria di Colonnine di ricarica”.

Ma, scendendo negli aspetti tecnici, la ricarica rapida potrebbe essere considerata un metodo utilizzabile tutti i giorni?

La risposta è “no, decisamente no.” Vediamo perché.

Punto primo: lo stress sulla batteria

Sono rare le batterie climatizzate, che cioè vengono sempre mantenute alla temperatura ottimale.

Caricare con correnti molto elevate batterie troppo fredde è estremamente pericoloso per la possibile formazione di dendriti metallici (piccole strutture ramificate) all’interno, che portano al cortocircuito degli elementi.

Caricare con correnti molto elevate batterie troppo calde può portare all’incendio, in quanto il sistema di raffreddamento può non riuscire a raffreddare la batteria e contemporaneamente smaltire il calore causato dalla carica veloce.

In genere, in queste due situazioni il caricabatterie limita la corrente, ma allora non abbiamo più una carica rapida, anzi.

Punto secondo: la mancanza totale di bilanciamento

La carica rapida procede con forti correnti fino circa all’80% della carica totale. Visto che lo scopo di una carica rapida è quello di essere veloce, ci si ferma qui.

Nel caso all’inizio la batteria fosse sbilanciata, a questo punto lo sarà ancora di più, e peggiorerà di carica in carica.

La fase successiva, dall’80 al 100 %, detto “Bilanciamento”, è un processo che viene effettuato con precisione, basse correnti, e tempi lunghi.

Ed è indispensabile, per la salute della batteria. Del resto, tutti i costruttori prescrivono che, dopo alcune cariche veloci, debba essere effettuata almeno una carica lenta con bilanciamento finale.

In questa fase un apposito sistema elettronico, detto BMS (Battery Management System) o BBS (Battery Balancing System) si prende cura delle singole celle, caricandole o scaricandole finché la stato di carica sia esattamente lo stesso per tutte, con grande precisione (qualche millesimo di Volt).

Naturalmente questo si può fare solo con basse correnti e tempo a disposizione.

Un buon BMS e una carica lenta sono necessari alla lunga vita della batteria.

Punto terzo: il basso rendimento

Quando carichiamo in casa a 3 o 6 kW, carichiamo una batteria standard a 400 V con 7,5 A o 15 A.

La ricarica veloce invece presuppone correnti molto alte. Quando carichiamo con, ad esempio, un Tesla Supercharger V.2, da 150 kW, arriviamo a 375 A.

Il calore che si sviluppa all’interno della batteria, dovuto alla sua resistenza interna, è proporzionale al quadrato della corrente.

Nei due casi il calore sviluppato è rispettivamente di ben 2.500 e 625 volte maggiore: la batteria deve essere raffreddata energicamente, il che costa altra energia elettrica, mentre nei primi due casi la batteria rimane praticamente fredda.

Nei primi due casi non si spreca nulla, nel terzo caso si butta un buon 20% dell’energia che paghiamo.

Inoltre, questi stress termici non fanno bene alla salute della batteria.

Morale: chi va piano va sano e va lontano

Come al solito, i proclami pubblicitari e la realtà tecnica non vanno d’accordo.

Le colonnine ad alta velocità di carica servono per qualche sporadica occasione, e la loro scarsità non può costituire pretesto per rallentare l’adozione dei veicoli elettrici su grande scala.

Ne ha bisogno il pianeta, ne abbiamo bisogno noi.

Il mito della penuria delle colonnine di ricarica

Articolo a cura di Flavio Odorici – Responsabile Progetto Elettronico iaiaGi S.R.L.

In questo numero inauguriamo una serie di articoli dedicati ai miti, più o meno grandi, che popolano la narrativa dei giornalisti sull’argomento auto elettriche. Il primo che affrontiamo è il seguente:

“La diffusione delle auto elettriche non potrà avvenire finché le colonnine di ricarica non saranno disponibili capillarmente sul territorio.”

Il concetto deriva dall’osservazione di quello che è avvenuto nella storia dei veicoli a scoppio ma, come vedremo, non vale per la mobilità elettrica.

Infatti, per la prima volta, è possibile rifornire il veicolo a casa propria, durante la notte.

Iniziamo la verifica di questa affermazione dalla disponibilità dei punti di ricarica.

Chi dispone di un garage o un box auto singolo non ha problemi. In entrambi i casi è opportuna una verifica da parte del proprio elettricista di fiducia che monterà la presa (o un box di ricarica) e stabilirà se è opportuno variare il contratto di fornitura.

Nel caso di posti auto in garage collettivi o in spazi aperti di pertinenza del condominio, si dovrà procedere al necessario aggiornamento dell’impianto elettrico, con l’installazione di punti di ricarica dotati di scheda elettronica di accesso. In questi giorni molti conoscenti ci hanno riferito che questo argomento è in fase di grande discussione, il problema non è affatto ignorato. E comunque è risolvibile.

Per chi parcheggia su suolo pubblico è ovvio che ci sono maggiori problemi.

Problemi che potrebbero essere grandemente mitigati se le amministrazioni locali prescrivessero ai proprietari degli edifici l’installazione di punti di ricarica all’esterno, pagati da un contributo versato da coloro che non dispongono di un punto di ricarica a casa propria, e collegati alla rete di distribuzione pubblica. Anche in questo caso l’accesso tramite schede elettroniche o dispositivi di riconoscimento RFID permettono la corretta fatturazione.

Una possibilità in più è data dalla ricarica fatta da normali prese industriali blu o rosse nei posti di lavoro.

Vediamo ora cosa si può ottenere da un contratto di fornitura elettrica domestica.

La maggioranza di questi contratti prevede 3 kW nominali, con una disponibilità di potenza di 3,3 kW. È possibile aggiornare questi contratti per avere una disponibilità di potenza di 6,6 kW, a fronte di qualche euro in più in bolletta. Chi scrive lo ha fatto anni fa e non si è mai pentito.

Notate che queste potenze sono garantite per contratto, 24 ore al giorno.

Calcoliamo un tempo a disposizione di 8 ore, anche se spesso l’auto staziona in garage molto di più.

L’energia che si può caricare nei due casi, tenendo un piccolo margine per lampade, frigorifero e termosifoni, è di 3×8=24 kWh oppure 6×8=48 kWh.

Considerando il solito consumo specifico su percorsi misti di 150 Wh/Km, si possono percorrere 160 Km al giorno nel primo caso, 320 Km nel secondo.

Se non si fa autostrada, ma percorsi misti urbani, il consumo è minore. Per confronto, vi diremo che le Smart da noi convertite 15 anni fa e tuttora in uso, nonostante il peso di 1000 kg e l’aerodinamica pessima, ad una velocità media di 70 Km/h consumano in media 80 Wh/Km.

Il Portale dell’Automobilista del Ministero dei Trasporti riporta che in Ottobre 2019 la percorrenza media degli italiani è stata di 9560 Km annui, in calo del 12% negli ultimi 12 mesi. Nel caso di uso 5 giorni su 7, si percorrono 37 Km al giorno. Se 7 su 7, sono 26 Km.

Perfino in America l’NHTS (National Household Travel Survey) attesta che il 95% dei trasferimenti non supera i 200 km di percorrenza. A maggior ragione in Europa, e in particolare in Italia.

La conclusione è che la ricarica notturna permette tranquillamente gli spostamenti quotidiani.

E le colonnine di ricarica rapida? Solo nel caso di rari, lunghi spostamenti. Anche perché, facendo il pieno dalla vostra presa privata, spendete circa 0,21 € al kWh, mentre dalle colonnine si va da 0,4 a 0,5 € al kWh, a parte alcuni contratti con pagamento anticipato, che limano qualche centesimo.

Buona riflessione.

Il retrofit è una risposta concreta all’emergenza climatica

Articolo a cura di Alberto Trentadue

Una volta accettata la realtà del progressivo innalzamento della temperatura media della superficie terrestre, a causa della massiccia produzione antropica di anidride carbonica (CO2) e altri cosiddetti gas-serra, e degli effetti che tale innalzamento può avere sulla vita del Pianeta se non contrastato a dovere, il passo successivo, da parte di ciascuno di noi e di coloro che hanno la responsabilità di governare i processi umani, dovrebbe essere quello di intraprendere subito azioni correttive urgenti, dando priorità a quelle più efficaci.
Le cose da cambiare, sotto questo aspetto, sono davvero tante e non ci sarebbe spazio in questo articolo per considerarle tutte.

Noi di iaiaGi, fin dalle prime riflessioni che hanno guidato il progetto, abbiamo puntato sulla mobilità automobilistica. Tale priorità è stata recentemente confermata dal rapporto di GreenPeace “Crashing the Climate” (https://www.greenpeace.de/sites/www.greenpeace.de/files/publications/gp_cleanairnow_carindustryreport_full_v5_0919_72ppi_0.pdf) dove viene dimostrato a chiare lettere e numeri come il settore industriale delle automobili stia contribuendo pesantemente al peggioramento delle condizioni climatiche del Pianeta.

Con il tempo, abbiamo studiato a fondo la relazione tra il ciclo di vita degli autoveicoli ed il cambiamento climatico e siamo arrivati alla conclusione che la pratica del retrofit elettrico (cioè quella di convertire veicoli a motore termico in veicoli completamente elettrici) sia uno strumento formidabile per contribuire ad indirizzare il problema.

Vediamo le ragioni principali.

1- Facilitare la transizione elettrica: L’applicazione del retrofit elettrico su vasta scala avrebbe l’effetto di accelerare la transizione verso la mobilità elettrica e la conseguente riduzione di emissioni. Il costo delle auto elettriche sarà ancora per molto tempo fuori della portata dei consumatori medi, e questo non fa altro che ritardare una transizione ormai urgentissima. Il retrofit su scala industriale concorrerebbe a creare economie di scala che ridurrebbero in breve tempo i costi dei veicoli elettrici.

2- Riduzione della rottamazione dei veicoli: la rottamazione di un veicolo usato comporta l’uso (e quindi la produzione) di energia necessaria al processo di demolizione e di riciclo (quando effettuato) delle parti riutilizzabili e lo smaltimento delle parti non riciclabili. Entrambi questi processi, in particolar modo il secondo, producono grandi quantità di gas serra. Se la pratica della rottamazione diventa uno strumento commerciale per permettere la vendita di veicoli nuovi, è chiaro che la percentuale di veicoli ancora efficienti rottamati sale progressivamente, aumentando quindi il contributo in termini di emissioni. L’introduzione di un processo di retrofit elettrico diffuso sarebbe l’alternativa per annullare questo tipo di emissioni.

3- Riduzione della produzione di veicoli nuovi: questo effetto è conseguenza diretta del precedente. È evidente che, in un’ottica tradizionale (e quindi inadeguata) di economia lineare, questa conseguenza del retrofit sia recepita con grande ostilità e rigettata con forza dai grandi dell’industria automobilistica. D’altra parte però dovrebbe essere ragionevolmente inaccettabile un sistema che funziona solo se c’è crescita economica e conseguente consumo di risorse. Produrre un’auto nuova per sostituirne un’altra ancora utilizzabile è chiaramente un danno ambientale, come energia prodotta e CO2 immessa. Il retrofit elettrico eviterebbe entrambi.

4- Riprogettazione circolare: Il retrofit elettrico è una gigantesca opportunità di ripensare l’ecosistema del settore automotive. L’attivazione di circuiti di prolungamento della vita dei veicoli e di massimo riuso delle parti non più impiegate dalle auto, permetterebbe la progressiva ristrutturazione della filiera automobilistica in un sistema di economia circolare. La creazione di nuove relazioni tra produttori e consumatori attraverso lo scambio di materie prime-seconde avvierebbe una nuova fase industriale senza precedenti. Le conseguenze positive sulla produzione di gas serra sarebbero davvero importanti.

5- Immediata disponibilità: Avviare un sistema del retrofit decentralizzato, attraverso la diffusione aperta di conoscenza e la disponibilità di kit di conversione di facile applicazione richiederebbe tempi estremamente brevi e sicuramente non confrontabili con quelli necessari alla grande industria automobilistica per una completa riconversione. In questo, l’industrializzazione di un kit di conversione permetterebbe di avviare agilmente l’economia del retrofit ed avere subito benefici in termini di riduzione di gas serra.

La soluzione del retrofit, come lo abbiamo sviluppato in iaiaGi, è un’arma che vorremmo mettere nelle mani di una nuova industria virtuosa che persegue obiettivi di bene comune e sostenibilità. Vorremmo che una tale volontà arrivasse prima che si superi quella soglia oltre la quale per il clima del Pianeta non ci sarà più nulla da fare.

L’autonomia delle auto elettriche: come valutarla seriamente

Articolo a cura di Flavio Odorici – Responsabile Progetto Elettronico iaiaGi S.R.L. Le auto a combustione ed elettriche sono molto diverse. Le sensazioni di guida cambiano radicalmente. E anche le abitudini e le precauzioni da tenere.
Qui parliamo di autonomia, non solo perché è un argomento importante per evitare seccature, ma sopratutto perché è la fonte di ansia maggiore per chi passa all’elettrico. Non a caso gli psicologi hanno coniato il nuovo termine “Range anxiety”, ovvero Ansia da Autonomia. Come sempre, per dominare un fenomeno occorre prima capirlo. Vediamo di farlo. La capacità energetica di una batteria si misura in Wattora o in Kilowattora (1 Kwh = 1000 Wh). Il consumo dell’auto si misura in wattora al chilometro (Wh/Km). Questo consumo comprende l’energia che serve per vincere gli attriti con la strada e con l’aria, compensare le perdite interne della meccanica e della elettronica dell’auto, e alimentare le funzioni accessorie (climatizzatore, fari, servosterzo, servofreno ecc.). Ad oggi, per auto del segmento B e per un uso tranquillo, possiamo dire che sono necessari in media 150 wattora al chilometro su strade standard. Da varie prove giornalistiche, si ha la conferma. Ad esempio, la piccola Renault Zoe consuma una media di 130 Wh/Km su vari percorsi. La media della Tesla Model3 Performance è di 150 Wh/Km in media su autostrada e misto, fino a 120 Km/h. Prima deduzione, quindi: Una Supercar elettrica consuma poco di più di una normale segmento B. E probabilmente solo perché la superficie frontale è maggiore. Per capirci, la Model3 di cui si parla arriva a 261 Km/h e accelera da zero a 100 in 3,4 secondi. Da qui la domanda: se non è la potenza a stabilire il consumo di un’auto, allora cos’è? La risposta è molto semplice e secca: lo stile di guida del conducente. La potenza necessaria a vincere l’attrito con l’aria (perdite aerodinamiche) è il fattore più importante e dipende dal cubo della velocità, valendo al formula:                                       P = ½ * da * V³ * S * Cx dove P è la potenza, da è la densità dell’aria, V è la velocità, S è la superficie frontale del veicolo e Cx è il coefficiente aerodinamico. Una velocità doppia richiede una potenza 8 volte superiore. Questo vale naturalmente per tutti i veicoli. Ma un benzina (80% di perdite) o un diesel (70% di perdite), insieme alla scarsa precisione dell’indicatore del carburante, mascherano molto l’effetto negativo della velocità. Di contro un veicolo elettrico, che ha una perdita energetica globale di circa il 15%, e un misuratore di energia molto preciso, esalta l’effetto. Ecco perché il veicolo elettrico, come nessun’altro, premia una guida fluida e le velocità moderate.

Quanto è differente la manutenzione di un’auto elettrica rispetto ad un’auto a combustione?

Articolo a cura di Enrico Melotti, sviluppatore presso iaiaGi SRL La manutenzione dei veicoli è in generale una spesa che viene trascurata o non presa in considerazione durante la selezione preacquisto. Viene spesso mascherata nei costi iniziali del veicolo e poi proposta come pacchetto “gratuito” per un certo numero di anni, in modo da assicurarne l’esecuzione nei propri centri autorizzati, con l’effetto di diminuire il nostro potere decisionale di dove e come farla.
Rispetto ad un veicolo a combustione, notiamo subito che per un veicolo elettrico ci sono particolari differenze. Partiamo dal motore in sé che non presenta catalizzatori da rigenerare, né oli né filtri da sostituire. Le masse alterne non esistono e vi sono all’interno solo due cuscinetti che permettono al motore elettrico di ruotare. Normalmente vengono garantiti a vita per non essere lubrificati. Già questo primo confronto risulta a favore dell’elettrico ma entrando nel dettaglio osserviamo quali siano le caratteristiche comuni ad entrambi i veicoli. Alcuni veicoli elettrici presentano riduttori o cambi molto semplici e come per le auto a combustione la sostituzione del loro olio lubrificante non  viene mai richiesta o è qualcosa di molto raro che per entrambi i casi non è rilevante. Rimangono all’interno della vettura i filtri abitacolo ed i liquidi refrigeranti. I primi richiedono la sostituzione periodica, mentre i secondi un controllo ed eventuale rabbocco. È necessario quindi ricordarsi che avremo sempre un filtro abitacolo da controllare e il livello del refrigerante da verificare. Ultimo componente, ma non meno importante, è l’impianto frenante. In una normale vettura le pastiglie dei freni vengono solitamente sostituite dopo 50000 km, diversamente da una vettura elettrica in cui questo chilometraggio si estende. La stragrande parte di queste auto, grazie alla frenata rigenerativa, che recupera l’energia della frenata e la immagazzina nelle batterie, favorisce un consumo inferiore di dischi e pastiglie. Tuttavia, rimane per entrambe le categorie la necessità di verificare il livello del liquido dei freni e la relativa bontà. Possiamo quindi capire come la manutenzione di un’auto elettrica sia decisamente meno impegnativa di quella di un’auto a combustione, tanto da quasi dimenticarsi di farla. Qui possono assisterci sistemi di diagnostica automatica molto più raffinati, poiché maggiormente integrabili nell’architettura del veicolo, che ci aiutano nel monitoraggio dello stato di  salute e ci avvertono anticipatamente dei guasti o degli interventi. Concludendo, prevediamo un cambiamento nelle competenze richieste al nostro meccanico di fiducia. Scomparirà la necessità di riparare motore a scoppio, iniezione, scarico, i problemi ai freni e al climatizzatore saranno molto meno frequenti. Continueranno come prima gli interventi a gomme, carrozzeria e luci. Saranno necessarie nuove competenze per installare i kit di retrofit e per gestire i problemi di natura elettrica e di ricarica. Come sostenitori di questa classe di veicoli, ci auguriamo che tali aggiornamenti vengano quanto meno favoriti.

Incentivare la rottamazione non è la strada per la transizione verso la mobilità elettrica

Articolo a cura di Alberto Trentadue È evidente come tutti i settori produttivi, anche se con velocità e risposte diverse, stiano recependo una realtà: i combustibili fossili non possono essere più fonte di energia per il futuro ed è necessario avviarsi verso un sistema che li abbandoni completamente.
Questo non solamente per gli effetti dannosi della combustione e della produzione di CO2 in termini di innalzamento della temperatura globale e peggioramento della qualità dell’aria (motivi già da soli importantissimi), ma anche per la coscienza che le riserve petrolifere sono risorse finite e in via di esaurimento e quindi, per definizione, non sostenibili. In tutto questo, anche la mobilità si avvia verso un cambiamento, essendo ormai sempre più chiaro come essa sia tra i principali responsabili dell’inquinamento atmosferico e dei cambiamenti climatici (https://es.greenpeace.org/es/wp-content/uploads/sites/3/2019/09/gp_cleanairnow_carindustryreport_full_v5_0919_72ppi_0.pdf ). I principali produttori di petrolio si stanno muovendo per posizionarsi nel mercato della distribuzione dell’energia elettrica per la mobilità, mentre le principali case costruttrici di automobili, alcune timidamente, altre con più intensità, cominciano ad offrire sempre più modelli full-electric. Nell’economia di questa transizione, il prezzo dell’auto elettrica nuova costituisce ancora una barriera importante per la diffusione di massa. Non a caso noi di iaiaGi abbiamo dato al nostro kit di conversione un obiettivo di prezzo che favorisca la mobilità elettrica proprio attraverso l’accessibilità economica. Osserviamo però, sui principali media, come il messaggio pubblicitario del sistema produttivo automotive dominante punti principalmente alla sostituzione del vecchio con il nuovo elettrico. Pur con rammarico, non ci meravigliamo di questo, dato che la grande industria dell’auto è saldamente ancorata ad un modello economico basato sulla crescita infinita. È ancora più preoccupante però notare come anche la politica incentivi economicamente la sostituzione con relativa rottamazione, come metodo per favorire la transizione.  È recente, ad esempio, la decisione della Regione Lombardia di erogare contributi economici per l’acquisto di auto elettriche (https://www.alvolante.it/news/incentivi-auto-lombardia-fino-8000-euro-364434 ), imponendo che “venga rottamata o radiata una vecchia auto”. Proponiamo in questo articolo le motivazioni per cui, a nostro avviso, questo approccio non sia quello giusto per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità: 1. Il costo energetico ed ambientale dello smaltimento dell’auto vecchia, sommato a quello della produzione dell’auto nuova, costituisce un elemento che vanifica gran parte dei potenziali vantaggi dell’introduzione dell’auto elettrica. 2. Laddove l’auto radiata sia esportata all’estero – circostanza questa molto frequente, se non la più frequente – magari verso paesi poveri o con minore attenzione agli standard di emissione, si ottiene il solo effetto di spostare le emissioni nocive e l’utilizzo di combustibili fossili da un punto all’altro del Pianeta. L’esportazione non migliora quindi la situazione globale, restando conveniente (per pochi) solo dal punto di vista economico e solo in una logica di breve termine. 3. Limiti temporali dello strumento: l’incentivazione alla sostituzione, attraverso contributi pubblici è chiaramente un’operazione di durata limitata, in considerazione delle limitate risorse economiche pubbliche. Alla fine di questa iniziativa il risultato sarà avere più autoveicoli circolanti, anche se elettrici, ed un modello economico e sociale praticamente immutato, che continuerà ad avere comportamenti insostenibili ed impattanti. 4. Premiare un sistema non virtuoso: dal punto di vista politico – intendendo per politica la funzione di governare rettamente i processi sociali – l’utilizzo dei soldi pubblici in incentivi alla sostituzione dei veicoli vecchi coi nuovi, finisce per premiare proprio quel sistema che ha introdotto gli effetti dannosi ed insostenibili della mobilità, quasi ad incoraggiare a continuare su questa strada. Non premia invece un’economia locale e diffusa che sarebbe invece in grado riqualificare i mezzi esistenti applicando tecnologie innovative. Il bilancio costi/benefici di uno strumento di incentivazione deve essere valutato su tutte le implicazioni dei suoi effetti e sempre considerandoli sulla totalità del Pianeta: i costi economici di scelte sbagliate si pagano, prima o poi, sotto forma di danni ambientali e territoriali, inefficienze diffuse e maggiore spesa sanitaria. A nostro parere, gli strumenti giusti da favorire nella gestione sostenibile della mobilità sono: 1. La riqualificazione energetica: un veicolo inquinante trasformato in un veicolo elettrico efficiente azzera le emissioni del veicolo precedente e quelle del suo smaltimento evitato. 2. La circolarità: la conversione in elettrico delle auto è in grado di integrarsi in un sistema economico che valorizza, riusa o ricicla le parti estratte dal veicolo originario, minimizzando la produzione di emissioni e scarti dannosi per l’ambiente. 3. La produttività locale: la riqualificazione energetica e il riuso delle risorse sono anche strumenti di valorizzazione delle competenze e capacità produttive del territorio. Un ecosistema di officine ed imprese per la valorizzazione dei materiali riusabili ha il duplice vantaggio di ridurre gli impatti del sistema di produzione globale e di produrre valore e lavoro che sostengano il sistema stesso. 4. La modifica dei comportamenti: la transizione della mobilità non può essere solo sostituzione del mezzo, ma piuttosto l’attuazione di una politica che modifichi le abitudini dei cittadini e faciliti la riduzione del trasporto individuale. Alcuni esempi: potenziare e rendere più efficiente, e quindi preferibile, la mobilità collettiva, incrementando il numero di mezzi pubblici a zero emissioni; limitare la circolazione delle autovetture individuali; incentivare l’uso del treno per gli spostamenti di medio e lungo raggio; incentivare lo smart working e la fruizione dei servizi pubblici senza necessità di spostamento. Noi di iaiaGi, nella proposizione di valore del kit di conversione, siamo partiti dal voler affrontare ed aiutare a risolvere i problemi ambientali e territoriali utilizzando strumenti che producano effetti globalmente positivi e crediamo che, con la giusta volontà e consapevolezza, si possano progettare economie e scelte politiche con il nostro stesso approccio.

L’idrogeno per la mobilità

Articolo a cura di Flavio Odorici – Responsabile Progetto Elettronico iaiaGi S.R.L. In questo periodo si parla molto di idrogeno come alternativa alle tecnologie elettriche per arrivare ad una mobilità con zero emissioni di CO2. Vediamo, in tre pagine concise, cos’è l’idrogeno e quali sono le sue caratteristiche, i pregi e i difetti, le sue applicazioni, i costi e l’attuale situazione di produzione. In base a quanto esposto, capiremo poi perché giudichiamo l’idrogeno adatto a impieghi su larga scala e non adatto invece per la mobilità privata.
Idrogeno: natura e caratteristiche L’idrogeno (H2) è un gas incolore, inodore e fortemente reattivo. Non si trova in natura allo stato libero e unito con l’ossigeno è altamente esplosivo. È il combustibile con il più alto potere calorifico (120 MJ/Kg), fornisce circa 3 volte il calore della benzina e 2,5 volte quello del metano. I suoi pregi: alta densità energetica, può essere accumulato sotto forma gassosa o liquida. Tutte le altre tecniche, come l’adsorbimento all’interno di schiume metalliche, sono sperimentali. I suoi difetti: è esplosivo in miscela con l’ossigeno dal 4% al 76%. Quindi qualunque perdita è estremamente pericolosa, otto volte più del metano. Il giorno 11-06-2019 è esploso il distributore della Uno-X a Sandvika, in Norvegia. Ci sono stati due feriti a bordo di un’auto a 100 metri di distanza. Per fortuna il distributore era deserto, altrimenti avremmo avuto vittime. In Norvegia la distribuzione è stata sospesa e Hyundai e Toyota hanno cessato la vendita delle auto a idrogeno. La conservazione in pressione a 200-700 bar richiede serbatoi metallici. Ci sono problemi a causa dell’adsorbimento che infragilisce l’acciaio. La conservazione in forma liquida non è adatta alle auto, poiché i serbatoi devono rimanere a 253 gradi sottozero, e la continua evaporazione causa enormi pericoli. Idrogeno: applicazioni La combustione diretta dell’idrogeno in un motore a scoppio è possibile ma assolutamente antieconomica. Lo si utilizza invece per alimentare celle a combustibile e produrre energia elettrica che, tramite un inverter e un motore elettrico, spinge la vettura. Il prodotto della reazione è acqua pura, zero emissioni. Idrogeno: produzione e costi Come detto, l’idrogeno non si trova in natura, è un prodotto industriale. Circa il 3% viene prodotto da fonti rinnovabili in modo totalmente “pulito” tramite la idrolisi o altri metodi. Per produrre 1Kg di idrogeno sono richiesti circa 45-50 Kwh di energia elettrica. I costi sono molto alti (circa 4 €/Kg) a cui vanno sommati  compressione, trasporto, vendita ecc. Oggi, alla pompa, l’idrogeno costa 14 €/Kg. Il restante 97% viene prodotto per via chimica scomponendo combustibili fossili. I costi sono molto più bassi (circa 1,1 €/Kg), ma purtroppo ogni Kg di idrogeno prodotto comporta la creazione di circa 10 Kg di CO2 ! Evidentemente c’è un grosso problema: qualcuno potrebbe rivendere idrogeno da fossile spacciandolo per rinnovabile. Addio vantaggio per l’ambiente. Idrogeno: la situazione attuale Distributori aperti al pubblico:  Italia 1 (Bolzano), Francia 3, Norvegia 3 (ora zero), Germania 76, Inghilterra 7, altri paesi nessuno. In media una stazione costa 2 milioni di euro e può servire 40 auto al giorno. Per paragone, una stazione da 2 milioni di euro di Tesla può servire 1150 auto al giorno. Attualmente le auto in vendita, non in tutti i paesi, sono : Toyota Mirai – costo più di 80.000 €, 100 Km con un Kg di idrogeno. La potenza di picco è 90 Kw, mentre la continuativa è di 70 Kw. Hyundai Nexo – costo non comunicato, 100 Km con un Kg di idrogeno. La potenza di picco è di 120 Kw, la continuativa di 95 Kw. Sono potenze modeste per veicoli che pesano circa 2 tonnellate. Entrambe impongono manutenzione ogni 8000-10000 Km, sopratutto al generatore fuel cell. La affidabilità delle fuel cell plastiche è sempre stata scarsa, e i problemi non sono stati ancora del tutto risolti. Situazione diversa, invece, per i grandi gruppi fuel cell destinati al trasporto pesante (es. Ballard) che usano tecnologie diverse, molto più affidabili. Idrogeno: traiamo le conclusioni Con 14 euro possiamo comprare un Kg di idrogeno e percorrere 100 Km. Con la stessa somma, facendo il pieno in casa la notte, carichiamo 54 Kwh, e percorriamo 360 Km. Questo è dovuto al pessimo rendimento della catena dell’idrogeno. Dalla pala eolica alle ruote, un’auto a idrogeno rende circa il 20%, un’elettrica il 70%. L’auto elettrica la possiamo caricare in un’infinità di posti, oltre che in casa. Un’auto a idrogeno dove la riforniamo? Come si è visto, ci sono altri punti negativi per le auto a idrogeno, ma bastano questi due per affermare che, a meno di enormi stravolgimenti, l’idrogeno non è adatto alla mobilità privata. Tuttavia ci sono settori, come il trasporto pesante e lo stoccaggio dell’energia elettrica prodotta in sovrappiù dall’eolico, dove il basso rendimento dell’idrogeno può essere tollerato. In questi casi l’idrogeno può essere una buona soluzione. Leggendo sulla stampa appare chiaro che politici e certi imprenditori non hanno ben in mente alcuni concetti di base. Un minimo di cultura su argomenti come veicoli elettrici, idrogeno, effetto serra, ecc. sarà indispensabile per fare scelte sensate oggi e domani. Esortiamo tutti gli attori ad aggiornarsi in fretta, con buona volontà. Ne vale la pena. E, oserei dire, dovrebbe acculturarsi anche la gente comune, per autodifesa.