Come Ottimizzare la Durata delle Batterie delle Auto Elettriche

Secondo diverse ricerche, la maggior parte delle batterie nelle auto elettriche attualmente disponibili sul mercato promette un’autonomia di circa 350 km tra una ricarica e l’altra. Nonostante l’espansione delle stazioni di ricarica, molti utenti nutrono ancora un certo timore nel ritrovarsi con la batteria completamente esaurita lontano da un punto di ricarica disponibile.

Fortunatamente, esistono diverse soluzioni in grado di ottimizzare la durata delle batterie per le auto elettriche e migliorare la competitività delle stesse in termini di prestazioni, autonomia ed efficienza energetica. 

Benefici delle auto elettriche rispetto ai veicoli tradizionali

Rispetto ai veicoli tradizionali a motore a combustione, le auto elettriche offrono una serie di vantaggi sostanziali. Innanzitutto, l’efficienza dei motori elettrici nel trasformare l’energia in movimento consente di percorrere distanze maggiori con una quantità di energia equivalente. Questo aspetto si collega al concetto di rendimento, che misura quanta energia viene effettivamente trasformata in movimento.

Infatti, mentre per un’auto a benzina il rendimento si avvicina al 20%, le automobili elettriche raggiungono un valore vicino all’80%. Inoltre, la minore complessità dei motori elettrici riduce le esigenze di manutenzione e i relativi costi associati alla gestione del veicolo. Evidenti vantaggi emergono sia dal punto di vista ambientale che urbanistico, grazie all’assenza di gas di scarico nocivi e alla silenziosità dei motori. 

Massimizzare l’autonomia per una maggiore efficienza

Vista la loro incidenza sulle prestazioni complessive e sulla durata della carica, ottimizzare l’autonomia del veicolo e la durata delle batterie è indispensabile affinché gli EV (Electric Vehicles) possano rappresentare valide alternative sostenibili ai veicoli tradizionali.

Ciò significa consentire alle auto elettriche di coprire distanze sempre maggiori con una singola carica, rendendo più pratico e conveniente il loro utilizzo quotidiano. Aumentando la vita utile delle batterie si garantisce che gli investimenti iniziali degli acquirenti di vetture elettriche siano sostenibili nel lungo termine, poiché si riduce la frequenza di sostituzione e l’impatto ambientale legato alla produzione e allo smaltimento delle stesse.

Principali fattori che influenzano l’autonomia delle batterie nelle auto elettriche

Non è un caso che l’autonomia rappresenti uno dei principali vincoli, influenzando gli attuali livelli di adozione da parte del mercato. In teoria, maggiore è l’energia che può immagazzinare la batteria di un veicolo, maggiore è la sua autonomia. Nella pratica, questo valore è dipendente dalla progettazione del veicolo e da diversi fattori, tra cui il carico trasportato, le condizioni climatiche, lo stile di guida, il tipo di batteria utilizzata e il peso del veicolo.

Il peso è uno dei fattori che influisce maggiormente perché determina la quantità di energia necessaria per far muovere il veicolo e varia in base al carico trasportato (ad esempio il numero di passeggeri, numero di bagagli ecc..). Maggiore è il carico trasportato, maggiore sarà l’impatto sui livelli di autonomia. 

Tipi di batterie utilizzate e differenze

Una delle soluzioni più promettenti per ridurre il peso delle auto elettriche consiste nell’utilizzo di nuovi materiali sia per la composizione della vettura, sia per le batterie, in quanto influiscono notevolmente sulla massa totale. Tra le diverse tipologie di batterie utilizzate nei veicoli elettrici si distinguono sicuramente le batterie al piombo, le batterie al nichel-metallo idruro, le batterie agli ioni di litio e le batterie agli ioni di sodio, un’alternativa più economica ma con una densità energetica inferiore.

Attualmente, le batterie più diffuse sono quelle agli ioni di litio, caratterizzate da buona densità energetica (la quantità di energia immagazzinata per unità di massa o volume), elevate prestazioni e ricarica rapida. Tuttavia, non mancano alcuni svantaggi legati alla degradazione nel tempo, ai costi di produzione e alla vulnerabilità alle temperature. 

Temperatura esterna e climatizzazione

L’energia della batteria non alimenta solo il veicolo, ma anche i sistemi per la regolazione della temperatura dell’abitacolo. Ecco perché gli EV risentono molto più di quelli tradizionali di variabili come lo stile di guida e le condizioni ambientali. Da un lato, le prestazioni stesse delle batterie possono essere compromesse da temperature troppo alte o troppo basse; dall’altro, climatizzare l’abitacolo assorbe molta più energia qui che su un veicolo a motore endotermico. 

Secondo un esperimento del Touring Club Svizzero, tra vetture elettriche e vetture a diesel, a una temperatura esterna di 30°C l’uso del climatizzatore riduce l’autonomia massima in entrambi i casi di un buon 15%. Al contrario, ossia quando occorre riscaldare l’abitacolo, un’auto con motore endotermico può attingere dal vano motore il calore prodotto dal motore stesso mentre l’elettrica ha bisogno di un riscaldatore, riducendo la capacità di percorrenza.

Strategie per ottimizzare l’autonomia delle batterie nelle auto elettriche

A questo punto, vediamo quali pratiche possono incidere positivamente sui livelli di autonomia e ottimizzare la durata delle batterie. 

1. Guida Efficiente

Innanzitutto, è funzionale adottare uno stile di guida che eviti accelerazioni brusche e improvvise.  Mantenendo una velocità costante e moderata, piuttosto che viaggiare a velocità elevate, può ottimizzare il consumo di energia. Inoltre, se disponibile, l’utilizzo della frenata rigenerativa permette di recuperare l’energia in frenata che altrimenti verrebbe dispersa durante le decelerazioni. Questa energia viene utilizzata per ricaricare la batteria agli ioni di litio, convertendo l’energia cinetica liberata dalla frenata in energia elettrica per la ricarica degli accumulatori del veicolo.

2. Gestione del sistema di climatizzazione

Anche l’uso efficiente del sistema di climatizzazione può aiutare a risparmiare energia e preservare la durata della batteria. Prima di accendere il climatizzatore, può essere utile aprire finestrini e portiere per qualche minuto, in modo da far circolare l’aria all’interno dell’auto e ridurre la temperatura interna.

Se l’auto dispone della funzione di precondizionamento, utilizzarla per raffreddare l’abitacolo prima di partire (mentre l’auto è ancora collegata alla stazione di ricarica) permette di consumare meno energia dalla batteria durante la guida. Infine, si eviti di impostare una temperatura troppo alta o troppo bassa rispetto alla temperatura esterna.

3. Gestione e manutenzione regolare della batteria

Per massimizzare l’autonomia della batteria e garantire una durata ottimale nel tempo, è consigliabile mantenere la carica della batteria all’interno di un range compreso tra il 20% e l’80%. Caricare la batteria al di fuori di questo intervallo può causare un’eccessiva generazione di calore, danneggiando le celle e riducendo la durata complessiva della batteria. Una regolare e preventiva manutenzione delle batterie può contribuire significativamente a prolungare la durata e mantenere alte le prestazioni del veicolo nel tempo. 

L’importanza di un monitoraggio periodico delle batterie delle auto elettriche è legata non solo all’individuazione di segni di usura o danni, ma anche ai costi di sostituzione. Basti pensare che la sostituzione delle batterie di un’auto Tesla può costare da 15 mila fino a 25 mila euro. Ovviamente, è importante seguire attentamente le indicazioni del produttore e, in caso di problemi, rivolgersi a un tecnico specializzato per effettuare le riparazioni necessarie. Difatti, ogni modello può avere specifiche esigenze di manutenzione che incidono sul corretto funzionamento del veicolo. 

4. Utilizzo della Modalità Eco

Molte auto elettriche offrono una modalità di guida “eco” che ottimizza l’efficienza del veicolo limitando la potenza fornita ai sistemi elettronici. Utilizzando questa modalità, soprattutto durante i viaggi a lunga distanza e in condizioni climatiche calde, è possibile risparmiare energia e aumentare l’autonomia complessiva del veicolo.

5. Controllo della Pressione degli Pneumatici

Date le dimensioni e il peso delle batterie, è importante monitorare regolarmente la pressione degli pneumatici. Gli pneumatici sgonfi possono compromettere l’efficienza del veicolo e ridurre l’autonomia della batteria, per cui è importante controllare la pressione degli pneumatici regolarmente e considerare l’utilizzo di pneumatici estivi durante i periodi di clima caldo per massimizzare le prestazioni del veicolo.

6. Pianificazione del viaggio e ricarica

Meno prioritaria, ma sempre consigliata, sia per viaggi brevi che lunghi, è la pianificazione del percorso e delle soste per la ricarica. Esistono app e mappe specifiche che permettono di individuare le stazioni di ricarica lungo il percorso e di pianificare le soste in anticipo. Ad esempio, i proprietari di una Tesla possono usufruire dell’applicazione Tesla Trip Planner, grazie alla quale basta indicare il modello di auto, il punto di partenza e il punto di arrivo per conoscere le stazioni di ricarica più vicine. 

Tecnologie in evoluzione

Negli ultimi anni, diverse novità nel settore delle batterie per auto elettriche hanno generato  miglioramenti significativi in termini di autonomia e durata. Le nuove tecnologie impiegate stanno rendendo sempre più appetibile l’adozione di veicoli elettrici.

Secondo un rapporto dello scorso gennaio di McKinsey & Co, la domanda globale di batterie agli ioni di litio passerà dai 700 GWh del 2022 a circa 4,7 TWh nel 2030. Insieme ad esse, si profilano tipologie alternative di batterie, come ad esempio quelle a stato solido, cavallo di battaglia di colossi automobilistici come Toyota. In questo scenario, si inseriscono anche gli accumulatori litio-zolfo e le batterie agli ioni di sodio, un’opzione promettente grazie all’abbondante disponibilità dei materiali di base nel suolo terrestre.

La prima tecnologia sfrutta il litio e lo zolfo per abbattere i costi di produzione e promuovere una maggiore densità energetica. Non si tratta solamente di una questione economica, poiché la combinazione litio-zolfo sembra offrire vantaggi significativi anche in termini di prestazioni. Nel secondo caso, i costi sono significativamente inferiori alle batterie al litio ferro fosfato (LFP) e alle tradizionali batterie al nichel, manganese e cobalto (NMC). 

Impatto delle nuove tecnologie sull’autonomia

Attualmente, la maggior parte della produzione di batterie agli ioni di sodio avviene in Cina, con una capacità stimata di circa un quindicesimo della capacità delle batterie al litio.

Probabilmente nel 2024 si assisterà al lancio di diversi modelli di auto equipaggiati con batterie al sodio, come già visto nel nuovo modello Seagull presentato da BYD il mese scorso. Sebbene il loro utilizzo sia attualmente limitato alle citycar a causa della minore densità energetica rispetto al litio, una batteria da 30 kWh garantisce comunque un’autonomia di circa 300 km a un prezzo competitivo vicino ai 10.000 dollari (al netto degli incentivi). 

In generale, le nuove tecnologie nel settore delle batterie per auto elettriche puntano a migliorare l’autonomia e la vita utile, rendendo i veicoli elettrici sempre più competitivi in termini di performance e di costi di produzione rispetto alle controparti alimentate da combustibili fossili. Gli investimenti e i progressi in ricerca e nello sviluppo hanno aumentato le probabilità di estendere, la vita utile delle batterie e l’autonomia dei veicoli fino a 1.000 km, offrendo nuovi orizzonti e nuove opportunità di crescita per la mobilità elettrica.