Elaborato Universitario - Determinazione dell'autonomia di un auto elettrica

batterie di una Nissan Leaf posizionate sotto l'auto

Voglio condividere con voi l'elaborato che ho fatto insieme ad altri colleghi, relativo alla determinazione dell'autonomia di auto elettrica, utilizzando i parametri (coefficiente di aerodinamicità, massa del veicolo ecc) della Nissan Leaf, prima però vorrei aggiungere qualche particolare relativo alle auto elettriche e perchè saranno il futuro, solo se vogliamo.

Confronto auto elettrica - benzina 

Quanta energia è immagazzinata in 1 litro di benzina? intorno ai 10kWh, mentre per una batteria, utilizzando il rapporto al litro siamo sui 300Wh/l ( 150Wh/kg) quindi abbiamo una differenza bella grande a favore dell'auto a benzina: 1 a 30.

Ma l'energia che abbiamo con la benzina non riusciamo ad utilizzarla tutta a causa del rendimento bassissimo dei motori (intorno al 30%) quindi l'energia da 10kWh scende a 3kWh, pertanto la differenza scende 1 a 10.

Essendo il serbatoio di un auto a benzina circa 50 litri, se volessi pareggiare con le batterie l'energia della benzina dovrei mettere 10 volte i litri che ho su un auto normale, cioè 500 litri di batterie, che da un lato mi consentirebbero 6-700km di autonomia ma di contro aumenta di 1 tonnellata, più del peso dell'auto, oltre al volume che occuperebbero; le batterie si mettono sempre in rapporto 1:3 quindi 300kg di batterie.

Questi risultati sono stati fatti con l'ultima tecnologia disponibile per le batterie, le litio-ferro-fosfato, di cui l'azienda A123 in possesso di brevetto, è l'unica a produrre e vendere, hanno una vita stimata in oltre 1000 cicli, numero che aumenta se si evita di scaricare completamente la batteria, per chi volesse approfondire la questione che da sempre crea discussioni relative alla carica e scarica delle batterie eccovi un articolo in inglese  mentre quest'altro in italiano.

Le batterie in futuro

In futuro, non troppo lontano, potremo vedere in commercio, batterie che ora sono in fase di test quali le sodio-Aria con densità di ben 1600Wh/kg che hanno però troppi problemi e quelle Litio-Aria, di cui l'università di Roma sta dando un grosso contributo allo sviluppo, con una densità di 3450Wh/kg che permetterebbero autonomie tali da pensionare le auto a combustione, non dimentichiamo poi un particolare molto importante: tutte le batterie citate in questo articolo non sono inquinanti.

Ovviamente come per il petrolio, dove esistono ormai distributori a distanza di pochi metri, bisognerebbe creare un infrastruttura tale da consentire la ricarica in maniera veloce e pratica, un investimento da non poco è vero, ma oltre a creare occupazione porterebbe benefici alle metropolitane ed ai polmoni dei suoi cittadini.

L'elaborato redatto insieme ai miei colleghi universitari

Un interessante file power point relativo alle batterie è disponibile qui, mentre il documento relativo alla determinazione dell'autonomia delle macchine elettriche è disponibile alla visualizzazione a questo indirizzo.