03/01/10

PILLOLA ELETTRICA N.1

I RENDIMENTI DI BORDO DELL'AUTO ELETTRICA

L’auto elettrica è un Sistema Energetico composto in estrema sintesi da Batterie, Inverter, Motore Elettrico, Trasmissione, Ruote.

In tale sistema il rendimento è il rapporto tra l’energia consumata e l’energia che effettivamente viene impiegata per movimentare il veicolo, cioè l’energia alle ruote.

I motori a combustione interna hanno un rendimento che può arrivare al 30%, ma il rendimento globale di un veicolo dal serbatoio alle ruote raramente supera su strada il 10% in funzione della motorizzazione, dello stile di guida e delle condizioni ambientali.

Il motivo di questa forte riduzione è dovuto anche al fatto che, nella catena dei rendimenti, gli elementi di trasmissione meccanica contribuiscono ulteriormente a far perdere energia. Viene da sé che il rapporto tra input e output energetico è decisamente basso.

Un’auto elettrica ha un’efficienza globale nettamente superiore. Nel calcolo del rendimento si deve considerare il rendimento di carica e scarica della batteria e il rendimento dell’inverter e quello del motore elettrico. Considerando un rendimento di scarica delle batterie pari al 90%, un rendimento dell’inverter del 95% e un rendimento del motore elettrico del 90%, si ottiene un rendimento alle ruote prossimo al 78%.

Considerando le perdite meccaniche (in questo caso minori, principalmente per l’assenza del cambio) il rendimento alle ruote è del 70-75%. Inoltre nel caso di trazione elettrica sono possibili particolari accorgimenti in grado di migliorare ulteriormente l’efficienza globale del veicolo: in particolare l’adozione di motori–ruota e il recupero dell’energia in frenata.

La soluzione dei motori–ruota consiste nel montare i motori elettrici direttamente nelle ruote, eliminando così le trasmissioni meccaniche e le relative dissipazioni di energia. I problemi di questa soluzione sono legati agli aspetti costruttivi e al peso dei motori stessi con conseguenti problemi di inerzie alle alte velocità dovute alle masse non sospese.

La presenza delle batterie e del motore elettrico (che, essendo una macchina reversibile, può funzionare da generatore) offre la possibilità del recupero dell’energia in frenata; in questo caso, l’energia cinetica del veicolo che deve essere comunque “smaltita”, anziché essere completamente dissipata sotto forma di calore per attrito nei freni può essere in parte recuperata per produrre energia elettrica tramite il generatore, quindi stoccata nelle batterie di bordo e riutilizzata all’occorrenza. Questo sistema consente di arrivare a rendimenti di bordo dell’auto elettrica dell’ordine dell’85%.

E’ evidente come per l’auto elettrica si prospetti un ruolo chiave nella sfida che condurrà ad una mobilità sostenibile, il che è dovuto ai netti vantaggi derivati da questa analisi energetica, uniti al superamento dei problemi che ne hanno impedito la diffusione in passato come i costi, i pesi e gli ingombri degli accumulatori, le autonomie limitate e i lunghi tempi di ricarica.

Tags: batteria , zero emissioni , auto elettrica , efficienza energetica , ricerca , Pillola

Fonte: Gruppo Ricerca Automotive del CIRPS

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Ultimi commenti

riciclabilità
desidererei un commento sulla riciclabilità delle batterie. Grazie

Commento di carlo sidoli scritto il 11/01/10

Commento Calcoli fatti un po' col "compasso" !
Io proporrei un calcolo un po' più verosimile: Rendimento caricabatteria: 85% Rendimento batteria: 95% Redimento Inverter/azionamento: 95% Rendimento motore el.: 90/95% Rendimento riduttore/differenziale: 97% Rend. per attriti vari (volventi, aerod., ecc.): 80% A questo punto siamo al 55/55% di efficienza globale, considerando che la maggior parte degli EV ha un cambio con variatore questa scende ulteriormente. Per il recupero di energia, che aumenta l'efficienza globale di deve far ricorso a supercap, altrimenti il repupero diretto sulle batterie è di qualche punto percentuale. A tutto questo si deve considerare anche l'efficienza di produzione della corrente elettrica (efficienza di centrale). Alla fine comunque abbiamo un'efficienza globale di sistema n (2/3) volte maggiore di un ciclo ICE tradizionale.

Commento di Sandro scritto il 11/01/10

dubbi
"maggior parte degli EV ha un cambio con variatore", quali sono gli EV con cambio CVT? e poi cosa c'entra aerodinamica tra gli attriti vari specifici delle auto elettriche? grazie

Commento di marco binio scritto il 11/01/10