Come funziona un’auto elettrica, e quanto costa averla e usarla?

Ultimo aggiornamento: 2019/05/22.

Una Hyundai Kona elettrica. Credit: Paolo Attivissimo.


Un’auto elettrica usa l’elettricità al posto del carburante. Invece di un serbatoio, ha una batteria speciale che aziona un motore elettrico, che sostituisce il tradizionale motore a pistoni. Invece di riempirla di benzina o gasolio presso un distributore, la si carica collegandola a una presa elettrica domestica o a una colonnina di ricarica.

Questo comporta che l’auto elettrica ha alcuni vantaggi rispetto a un’auto tradizionale:

  • È molto più silenziosa, sia per chi sta a bordo sia per chi sta fuori
  • Inquina molto meno, perlomeno a livello locale: non ha gas di scarico
  • Si può “fare il pieno” direttamente in casa, senza doverla portare a un distributore
  • Costa meno al km in termini di energia, perché l’elettricità costa meno del carburante e viene usata molto più efficientemente
  • Ha un’accelerazione molto vivace, continua e piacevole, superiore a quella di quasi tutte le auto tradizionali
  • È facile da guidare: non ha le marce
  • Recupera l’energia durante le frenate e le discese, invece di buttarla via
  • Ha costi di manutenzione medi più bassi, perché non ha:
    -- marmitta catalitica
    -- sonda lambda
    -- cinghia
    -- frizione
    -- cambio
    -- serbatoio
    -- motorino di avviamento
    -- pompa della benzina
    -- turbine
    -- filtro antiparticolato
    -- alternatore
    -- candele
    e tanti altri componenti tipici delle auto a pistoni
  • Permette di riscaldare o raffrescare l’abitacolo anche quando l’auto è ferma e al chiuso, perché non usa un motore a pistoni e quindi non ha gas di scarico e non fa rumore.

Ma significa anche che l’auto elettrica ha alcuni svantaggi:

  • Ha un prezzo di acquisto quasi sempre più alto rispetto a un’auto a pistoni paragonabile
  • Ha un’autonomia minore (a seconda del modello, da 100 a 500 km)
  • Ha tempi di “rifornimento” più lunghi
  • I punti di “rifornimento” per ora non sono dappertutto come lo sono invece i distributori di carburante
  • I punti di “rifornimento” usano numerosi standard incompatibili fra loro
  • Richiede un cambiamento e un adattamento delle abitudini di vita e di guida che non sempre sono possibili
  • L’uso dell’aria condizionata o del riscaldamento incide sull’autonomia in maniera molto più avvertibile che in un’auto a pistoni
  • La temperatura dell’ambiente, in particolare il freddo, può influire molto sull’autonomia.


Come si guida?


Ci sono quattro differenze fondamentali fra la guida di un’auto elettrica e una a pistoni:

  1. Non ci sono marce da cambiare e non c‘è la frizione: c’è solo un selettore per andare avanti o indietro, come in un’auto a pistoni dotata di cambio automatico.
  2. L’accelerazione è formidabile e senza stacchi: i motori elettrici non hanno bisogno di cambiare marce alla partenza da fermo o durante la marcia in avanti, per cui si accelera molto rapidamente.
  3. L’auto è completamente silenziosa quando è ferma e accesa: non c’è nessuna vibrazione e nessun rumore.
  4. Le frenate e le discese ricaricano la batteria: mentre in un’auto a pistoni le frenate e le discese convertono energia in calore che viene buttato via dalle pastiglie che si consumano (e generano particolato inquinante), in un’auto elettrica la frenata è normalmente elettromagnetica: il motore diventa una dinamo e frena recuperando l’energia, rimettendola nella batteria (le auto elettriche hanno comunque anche un impianto frenante tradizionale). Questo riduce il consumo delle pastiglie dei freni e riduce gli sprechi e quindi i consumi di energia.


Nuove unità di misura: kWh invece di litri, km/kWh invece di km/litro


Un’auto elettrica non ha un serbatoio di carburante: al suo posto c’è una batteria. La capacità di immagazzinare energia di questa batteria si misura in kilowattora (kWh): è grosso modo l’equivalente della capacità in litri di un serbatoio e varia, a seconda dell’auto, da circa 16 a circa 100 kWh.

I kWh non vanno confusi con i kilowatt.

A parità di tutte le altre condizioni, più è capiente la batteria (più kWh può contenere) più autonomia offrirà, esattamente come avviene con un serbatoio di carburante più capiente.

kWh = litri


L’efficienza di un’auto elettrica, ossia l’energia consumata per percorrere una certa distanza a una certa velocità, si misura in chilometri per kilowattora (km/kWh): equivale in sostanza a quanti litri di carburante si consumano in un’auto a pistoni per percorrere una data distanza a una data velocità.

A parità di tutte le altre condizioni, più è alto il numero di km/kWh, più è efficiente l’auto elettrica.

km/kWh = km/litro


La velocità di carica di un’auto elettrica si misura in kilowatt (kW): più è alta, più rapidamente si caricherà la batteria e quindi più saranno brevi i tempi di ricarica. Questo concetto non ha un equivalente pratico nel mondo delle auto tradizionali, dove la velocità con la quale il carburante viene immesso nel serbatoio è in sostanza irrilevante.

La velocità di carica dipende sia dall’auto, sia dalla presa elettrica dalla quale si fa rifornimento. Una presa domestica tradizionale può fornire per esempio 2,4 kW, mentre una colonnina di ricarica veloce può arrivare a 150 kW e oltre.

Questo fa una differenza enorme nei tempi di ricarica, che possono variare per esempio da 20 minuti a sei ore sulla stessa auto. Tuttavia non tutte le auto sono in grado di reggere tutte le velocità di carica (ci pensa la colonnina a regolarsi in base all’auto). È importante informarsi bene sulle caratteristiche dell’auto elettrica che si sta valutando.


Autonomia: NEDC, WLTP, EPA


L’autonomia di qualunque auto dipende dalla velocità di marcia: questo vale sia per le auto a pistoni, sia per quelle elettriche, ma in quelle elettriche si avverte molto di più, anche perché se la batteria si scarica è necessario trovare una colonnina e stare fermi più a lungo di una semplice sosta per fare benzina.

Per dare un’idea di quanto la velocità influenzi l’autonomia di un’auto elettrica, un’auto con 64 kWh di batteria può fare 440 km a 90 km/h, ma se va a 120 km/h la sua autonomia scende a 315 km (stima di EVcalc).

Ci sono vari criteri per misurare l’autonomia di un’auto elettrica: il più prudente e realistico è l’americano EPA. In Europa si usa molto lo standard WLTP, che però è piuttosto ottimistico. In passato è stato usato anche lo standard NEDC, che però è assolutamente irrealistico. Non fidatevi dell’autonomia NEDC: restereste delusi. Affidatevi all’EPA.


Recupero di energia (rigenerazione)


Non è indispensabile che sappiate queste formule, ma se volete approfondire la questione della rigenerazione, ossia del recupero di energia che si può ottenere durante le frenate o durante le discese, può essere utile averle come riferimento.

L’energia cinetica (di movimento) che si recupera in frenata è data dalla formula Ec = mv2/2, dove m è la massa del veicolo, v è la differenza di velocità prodotta dalla frenata ed Ec è l’energia.

L’energia potenziale che si recupera durante le discese è data dalla formula Ep=mgh, dove m è la massa del veicolo, g è la forza di gravità e h è il dislivello.

L’energia ottenuta dipende anche dall’efficienza del sistema di recupero.


Ricarica: la giungla degli standard


Il mondo delle auto a pistoni ha vari “standard” per il carburante: benzina, gasolio, GPL e metano. Un’auto a benzina è incompatibile con il gasolio, una a GPL non può andare a metano, e così via. Il mondo delle auto elettriche ha qualcosa di analogo nei connettori di ricarica (le “prese” che rimpiazzano il bocchettone del serbatoio): un’auto che ha un connettore di ricarica di un certo tipo non può caricare presso una colonnina che ha un connettore di un altro tipo. Lo so, è stupido, ma è così.

In Europa le auto elettriche possono avere vari tipi di connettore. Questi sono i principali, in ordine approssimativo di velocità di carica:


Schuco
Tipo 1 o SAE J1772
Tipo 2 o Mennekes
CHAdeMO
CCS
Tesla (per Model S/X;
le Model 3 europee
usano il CCS)


Alcune auto supportano più di uno standard (per esempio hanno sia il connettore Tipo 1 sia il connettore CHAdeMO) ed esistono dei cavi per adattare alcuni tipi di connettore ad alcuni altri. Molte colonnine, inoltre, supportano più di un connettore.

Ogni auto elettrica è dotata inoltre di un caricatore portatile, che le consente di caricare da qualunque presa elettrica normale. Tuttavia questo tipo di carica è lentissimo e richiede molte ore: va bene solo se l’auto può stare sotto carica a lungo, per esempio per una notte in albergo o in garage. Scegliete un’auto elettrica che abbia i connettori che sono diffusi nelle colonnine di ricarica delle zone che intendete visitare (in Europa il più diffuso è il CCS). Altrimenti tribolerete per trovare un punto di “rifornimento”, esattamente come un automobilista che ha un’auto a GPL e fatica a trovare una stazione di rifornimento che offra il GPL.

I vari connettori consentono velocità di ricarica molto differenti: nell’elenco qui sopra sono ordinati grosso modo dal più lento al più veloce.


La carica non è lineare


A differenza di un serbatoio di carburante, che può essere riempito alla stessa velocità sia quando è vuoto sia quando è quasi pieno, le batterie delle auto elettriche si caricano più velocemente quando sono quasi vuote e molto più lentamente quando sono quasi piene. Questo significa che un’auto elettrica può essere caricata, per esempio, portandola dal 10% di carica fino all’80% in poco tempo, ma la carica dall’80% al 100% richiederà molto più tempo. Infatti di solito non conviene fare il “pieno” ma è meglio fermarsi intorno all’80-90% di carica. Una batteria è un po’ come un bicchiere di vino: quando è vuoto, si può versare il vino rapidamente dalla bottiglia; quando è quasi pieno, bisogna versare lentamente per non far traboccare il vino.


Costo d’acquisto


Le auto elettriche sono mediamente più care delle equivalenti a pistoni, ma c’è comunque una vasta gamma di prezzi. In Italia si parte da circa 24.000 euro per una Smart ForFour elettrica, 30.000 euro per una Nissan Leaf 2018 nuova, e nell’usato si trovano ottime occasioni.


Costo di carica: quanto costa un “pieno”?


Dipende dalla capienza della batteria (espressa in kWh) e dal costo del kWh di energia. Se pensate di caricare a casa, che è la norma, guardate quanto vi costa un kWh sulla vostra bolletta e poi moltiplicate questo importo per il numero di kWh dell’auto elettrica che state valutando.

Per sapere quanti chilometri farete con un “pieno”, calcolate che in media un’auto elettrica consuma da 16 a 22 kWh per fare 100 chilometri.