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La sfida della mobilità elettrica si vince solo integrando le tecnologie

Si parla sempre di più dell’ascesa della mobilità elettrica a scapito del motore a scoppio. L’argomento suscita interesse a livello nazionale così come nella comunità locale. Un recente studio ha messo in evidenza alcune criticità nell’impatto ambientale dei veicoli elettrici rispetto a quelli diesel.
Antonino Vacca, ingegnere di Isernia, progetta motori a combustione. Dopo la laurea al Politecnico di Torino ha cominciato la sua esperienza lavorativa presso la FEV GmbH, azienda tedesca di sviluppo motori, occupandosi di trovare un compromesso in termini di aumento prestazioni, riduzione consumi ed emissioni per motori diesel.
Circa tre anni dopo si è trasferito a Stoccarda, dove lavora su tecniche innovative di combustione per motori benzina, come l’iniezione di acqua.
«Ovviamente – spiega l’ingegnere isernino – si tratta di motori a benzina quindi, vanno a benzina, ma tramite strategie d’iniezione di acqua si riesce a sfruttare la grande entalpia di vaporizzazione dell’acqua per raffreddare la miscela prima dell’accensione, dando origine ad una combustione più efficiente. Si riesce ad ottenere fino all’11% di riduzione consumi e inquinamento sui futuri cicli di omologazione in condizioni reali di emissioni (Euro6d/Euro7)».
Quindi credete ancora nello sviluppo dei motori a combustione?
«La domanda è un’altra. Ci chiediamo come fare a raffinare ulteriormente una tecnologia nata ormai 200 anni fa. Attualmente le previsioni concordano che i veicoli puramente elettrici saranno il 17% dei veicoli in commercio al 2030. Ciò vuol dire che il motore a combustione interna giocherà un ruolo preponderante ancora per molto. Le ragioni sono di tipo economico, tecnologico, infrastrutturale. Facciamo un esempio pratico con un’auto dai grandi volumi come la Peugeot 208. La nuova Peugeot 208 viene proposta con motore benzina, diesel o puramente elettrica. La versione diesel costa 18mila euro mentre l’elettrica parte da 37mila. La 208 è una citycar, un’auto cioè che per essere venduta deve avere un prezzo competitivo, mentre la versione elettrica costa due volte la versione diesel. La versione elettrica è un po’ più prestazionale, tuttavia la sua autonomia è di 340 chilometri su cicli WLTC, mentre sullo stesso ciclo la versione diesel con serbatoio da 40 litri percorre circa 1.000 chilometri con un pieno. Bisogna poi considerare il problema approvvigionamento. Il costruttore garantisce che l’80% della batteria si ricarica in 30 minuti con colonnina da 100 kWh. Tuttavia, quelle più diffuse sono da 22 kWh, mentre la rete domestica è di 3,3 kWh. Ciò vuol dire che affinché l’auto percorra 340 chilometri, deve essere in ricarica a casa per 25 ore (3.3 kWh) o per 5 ore con una colonnina da 22 kWh. Nel caso di una colonnina pubblica poi bisogna considerare quante auto caricano contemporaneamente. Con due auto in ricarica i tempi per ogni singola auto raddoppiano e così via. I costi dell’energia dipendono dal Paese e dalla rapidità della ricarica. In Italia si va da circa 0,3 €/kWh per una ricarica con colonnina 22 kWh fino a 0,55 €/kWh per una colonnina a carica rapida da 100 kWh. Quindi per percorrere circa 1.000 chilometri, che con la versione diesel vengono realizzati con un pieno e circa 60 euro, con la variante elettrica bisogna considerare due ricariche da un’ora con colonnina da 100kWh e un costo di circa 160 euro. Facendo due conti è estremamente facile capire che la mobilità elettrica, così come è concepita oggi, può essere considerata accettabile solo nei Paesi con pochi milioni di abitanti, ad elevato reddito pro-capite e non senza un grosso investimento infrastrutturale».
Ha parlato dell’utilizzo pratico e dell’impegno economico per l’acquisto di un’auto elettrica. Per quanto riguarda le emissioni, il bilancio ambientale dovrebbe essere a favore dell’elettrico. Il suo punto di vista?
«In molti vedono l’auto elettrica come soluzione all’inquinamento dell’aria. In contrasto uno studio tedesco (ma ne esistono diversi) dimostra che una Tesla non è meno inquinante di una Mercedes diesel. Bisogna innanzitutto premettere che il campionato del veicolo più eco-sostenibile si gioca in un mondo dove la produzione di energia ha costi, in termini di inquinamento, estremamente diversi da Paese a Paese. Quindi il confronto di sostenibilità ambientale di un veicolo elettrico contro uno a combustione dipende dal Paese considerato. Non si può tener conto solo della CO2 prodotta da un veicolo in fase di utilizzo (pari circa a zero per un veicolo elettrico). Bisogna invece calcolare l’inquinamento prodotto nell’intero ciclo di vita di un’auto, tenendo conto del costo in termini di CO2, della produzione di energia elettrica generata per alimentare l’auto e per smaltire le batterie. Un motore a combustione è vero che produce oltre alla CO2, ossidi di azoto, idrocarburi incombusti e monossido di carbonio, inquinanti legati al processo di combustione. Tali inquinanti tuttavia nei moderni motori diesel e benzina (Euro 6) sono trattati con un’elevata efficienza di conversioni (in media 95% di riduzione su WLTC). Questi inquinanti certamente non vengono prodotti da un’auto elettrica durante la sua guida, ma essendo prodotti di combustione, vengono generati qualora l’elettricità fosse prodotta con combustibile fossile. Per quantificare il contributo di tali inquinanti, legato alla produzione di energia elettrica, non ci sono dati precisi. Un confronto univoco non è oggi possibile perché gli impianti di scarico delle centrali elettriche, scaricando a diversi metri di altezza, non sono soggetti agli stessi stretti vincoli in termini di post trattamento dei gas di scarico, come per le auto. Quello che si può fare è considerarli come una percentuale della CO2 prodotta, ma senza trattamento dei gas di scarico come avviene nelle auto. Tale confronto quindi sarebbe decisamente a sfavore di un’auto elettrica qualora l’energia utilizzata per alimentarla fosse prodotta da combustibili fossili. Lo studio tedesco ha di fatto solo attribuito all’energia utilizzata da un’auto elettrica una quota di CO2 in base al Paese di produzione dell’energia. Si scopre così che se l’energia viene prodotta con combustibili fossili, la quota di CO2 “emessa” da un’auto elettrica è paragonabile a quella della combustione di un motore diesel se a tale CO2 si aggiungesse la quota generata dai processi di smaltimento delle batterie.
Confrontando un diesel poi con un benzina, scopriamo invece che la guerra al diesel fatta negli ultimi tempi sia totalmente ingiustificata a livello scientifico. Il motore diesel ha un rendimento termodinamico superiore a quello di un benzina ed emette in media il 15% in meno di CO2 a pari distanza percorsa. Inoltre tutti i diesel Euro6 sono equipaggiati del filtro antiparticolato per ridurre le polveri sottili, dispositivo presente su pochissime vetture Euro 6 a benzina. Per chi studia le emissioni di un’auto è lampante, che un diesel Euro 6 emette meno polveri sottili di un benzina Euro 6 senza filtro antiparticolato. Quindi se il problema è ridurre le polveri sottili, non solo bloccare un Euro 6 diesel non ha senso, ma sarebbe folle incentivare l’uso di un benzina Euro 6».
Qual è dunque l’alternativa per ridurre l’inquinamento delle auto se l’elettrico non è così amico dell’ambiente come sembra?
«La vera alternativa consiste nello sfruttare parallelamente due strade. La prima è quella di rendere gli attuali motori benzina e diesel ancora più efficienti (i margini sono notevoli). La seconda è lo sviluppo dei carburanti sintetici. I carburanti sintetici, più noti come e-fuels, sono delle benzine o diesel creati in laboratorio legando carbonio e idrogeno. Di nuovo fin qui nulla di eccezionale. I carburanti tradizionali sono costituiti da catene di carbonio e idrogeno. La particolarità sta nelle fonti dove reperire tali due componenti. Il carbonio è un elemento che costituisce la CO2 e quindi l’idea è di usare la CO2 di alcuni processi di combustione non sostituibili (CO2 dei forni industriali per alimenti, plastica, calcestruzzo etc.) e di legarla con l’idrogeno prodotto tramite elettrolisi dall’acqua, sfruttando energia elettrica derivata da fonti rinnovabili. Ad oggi, questa è l’unica strada verso una mobilità sostenibile e CO2 neutrale come si dice in gergo. Si parla di neutralità della CO2 perché quella che viene messa in atmosfera bruciando il carburante nel motore di un auto viene assorbita nel processo di produzione della benzina stesse. Inoltre tali carburanti hanno una composizione chimica estremamente controllata che, quando bruciati, riducono le emissioni ed elevano il rendimento del motore».
Qual è il futuro dei motori a combustione interna?
«Per i prossimi 10 anni l’ibrido crescerà con numeri a doppia cifra, con un’ulteriore ottimizzazione del motore a benzina. Accoppiare un motore elettrico per le piccole percorrenze cittadine con un motore a benzina con gli ultimi contenuti tecnologici. Tra queste, l’iniezione di acqua è una delle più promettenti e io personalmente ci sto scommettendo molto. Poi quello su cui stiamo puntando tanto, come detto, sono i carburanti sintetici. L’elettrico così come concepito oggi, lo lasciamo per il momento da parte. Un grande impulso ce lo aspettiamo sui motori a gas naturale perché il metano per costituzione bruciando produce il 30% in meno di CO2 rispetto alla benzina».
Ingegnere, il suo futuro? Tornerà in Italia?
«Fare il project manager qui a Stoccarda mi diverte. Mi occupo di diverse fasi dello sviluppo di un progetto, dalla parte tecnica, che non voglio lasciare, alla parte di gestione delle risorse e delle tempistiche, fino al rapporto con il cliente. Sono in fase di finalizzazione del mio dottorato, il tema è proprio la potenzialità di un motore benzina con iniezione di acqua, come sfruttarla e come applicarla agli odierni motori in commercio o in fase di sviluppo. Spero di portare a termine il dottorato nei prossimi sei mesi, parallelamente all’attività di consulente e dopo mi aspetto una nuova proposta dal mio attuale datore di lavoro a Stoccarda. Tuttavia mi piacerebbe chiedere di lavorare per loro come consulente esterno, invece che come dipendente. Un po’ perché quello che faccio è anche la mia passione quindi non temo di dovere lavorare troppo e poi mi permetterebbe di seguire una seconda attività in Italia, magari ad Isernia, che è la mia città e da cui ci tengo a precisare non sono scappato. Sono andato via per confrontarmi con una realtà più grande, arricchire la mia esperienza, imparare cose nuove. Il progetto è sempre di tornare a Isernia, per cercare di dare un contributo alla nostra attività di famiglia nel settore delle costruzioni e dell’energia, magari con delle idee innovative maturate altrove».
ppm

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