di Lorenzo Fiano, ingegnere
Negli ultimi mesi, i social media e le riviste di settore si sono focalizzate sulla decisione della Commissione Ue di vietare dal 2035, in tutti gli stati dell’Unione, le immatricolazioni di nuove auto con motori endotermici a combustione interna delle auto tradizionali (ACI) per raggiungere l’obiettivo di “carbon neutral” la cosiddetta “emissioni zero” entro il 2050. Ciò significa, alla luce delle auto attualmente disponibili sul mercato, la vendita di sole auto con motorizzazione totalmente elettrica (EV).
Ciò ha determinato preoccupazione nella pubblica opinione e presa di posizioni critiche sull’Ue. Trasformandosi in una futile divisione, quasi da tifo calcistico, tra persone pro o contro le auto elettriche. L’elettrificazione della mobilità porta sicuramente con sè tante incognite, complessità e sfide tecnologiche da affrontare. Ci vorranno anni. Anzi, oltre un decennio e, per questo, si parla di “transizione”, che per definizione non è immediata.
Lo scenario attuale e futuro delle auto
Alla fine del 2022 in Italia circolavano oltre 45 milioni di autoveicoli, di cui circa 40 milioni di automobili e 5 milioni di autocarri e autobus.
Delle 40 milioni di auto circolanti, solo 1,150 milioni (2,87%) hanno un motore elettrico. Precisamente 1,030 milioni (2,57%) di auto ibride (mild, full o plug-in) e 0,120 milioni di auto totalmente elettriche (0,30%). Inoltre il parco circolante (40 milioni) è mediamente invecchiato passando da una età media di 8,2 anni nel 2010 a un’età media di 12,2 anni nel 2022.
Sostanzialmente siamo in presenza di una fase di transizione in cui si fronteggiano auto con motore a combustione interna, mature e all’apice del ciclo di vita, ottimizzate in termine di prestazioni, di processo produttivo e di strutture di supporto distribuite sul territorio e auto con motore elettrico all’inizio del ciclo di vita con molti problemi ancora da risolvere ma con enormi margini di miglioramenti. Il futuro per le case automobilistiche, fermo restante i diversi distingui, è l’auto elettrica. Ogni giorno i social pubblicizzano nuovi modelli elettrici oppure miglioramenti di prestazioni dei modelli già in listino.
Inoltre, grazie ai progressi della mobilità sostenibile e quindi della diffusione delle auto elettriche, gli esperti della Commissione Ue, nel rapporto “EU agricultural outlook 2021-2031” stimano che, per i trasporti stradali, nel 2031 la domanda dei combustibili fossili (benzina e gasolio) sarà ridotta del 32% rispetto al 2022 e rispettivamente 24% e 10% del biodiesel e dell’etanolo (vedere la tabella A, sottostante con valori espressi in miliardi di litri).
Tuttavia tutte le auto con solo motore endotermico oppure con soluzione mista (auto ibride) immatricolate prima del 2035 potranno circolare fino alla loro rottamazione. Quindi ad esempio molte delle auto a combustione immatricolate nel dicembre del 2034 circoleranno ancora nel 2050, ipotizzando una vita media di 15-18 anni. In questo arco temporale di “transizione forzata” avremo quindi, ancora distributori di idrocarburi fossili (benzina e diesel) oltre che sintetici e bio (biodiesel e biobenzina). Anni di transizioni in cui le auto elettriche circolanti aumenteranno in sostituzione delle auto a combustione rottamate.
Trarre conclusioni sulla base di scenari immaginari in cui “tutti guidano un’auto elettrica da domani mattina” non è solo irrealistico, ma anche fuorviante per fare qualsiasi ragionamento. E se non si ragiona, non si arriva lontano. Con o senza auto elettrica.
Un confronto sulle emissioni di anidride carbonica di auto elettrica e tradizionale
Il confronto tra auto elettrica e auto tradizionale (benzina/diesel) sulle emissioni di CO2 può essere fatto a vario livello. Ad esempio bisogna considerare solo le emissioni dovute all’utilizzo delle vetture oppure considerando le emissioni totali nell’intero ciclo di vita LCA (Life Cycle Assessment), quindi sia quelle associate alla produzione che all’utilizzo dell’auto.
Se si ipotizza come punto “zero” del confronto il momento dell’acquisto dell’auto, l’auto elettrica ha zero (0,00 gr/km) emissioni di CO2 contro i 90-180gr/km (grammi per kilometro percorso) delle auto tradizionali.
Ad esempio, un veicolo a benzina con motore da 100(kW)=136(CV) e consumo di 5,8(litri/100km) corrispondente a 50(kWh/100km), nella sua vita media di 250.000km, consuma circa 14.500 litri di benzina rilasciando 3.250(kg) di CO2 equivalenti a 133(gr/km).
Se si ipotizza come punto “zero” l’inizio del ciclo di vita di ogni componente dell’ auto, dall’estrazione delle materie prime (minerali metallici, gomma, petrolio per la produzione dei materiali sintetici, ecc), alla produzione di semilavorati (acciaio, ghisa, alluminio rame, tubi, cavi elettrici) alle lavorazioni meccaniche e agli impianti di assemblaggi auto, la quantità di energia necessaria e quindi la CO2 immessa nell’ambiente (nel caso in cui l’energia utilizzata è di origine fossile) è maggiore per una auto tradizionale rispetto a quella di una auto elettrica. In ottica LCA, infatti nei paesi UE-27 è stimato che attualmente le auto a benzina/diesel emettono mediamente circa tre volte più CO2 di un’auto elettrica di pari classe. A supporto di questa conclusione non è necessario un calcolo analitico ma è sufficiente aprire il cofano motore di entrambe i due tipi di auto per rendersi conto che, l’auto tradizionale utilizza moltissimi componenti in più dell’auto elettrica.
Un confronto sulla sostenibilità ambientale dell’auto elettrica e tradizionale
Il consumo di risorse/materie prime di un’auto tradizionale è maggiore di quello di un’auto elettrica.
L’auto tradizionale ha un gruppo frizione, un impianto di lubrificazione, alcuni kili di olio motore, un impianto di raffreddamento motore (radiatore, serbatoio acqua, ventola e tubi vari), un cambio marcia meccanico, un motore con molti componenti meccanici che necessitano lavorazioni particolari (coppa, basamento, albero a gomito, blocco cilindri, bielle, pistoni, testata, valvole, alberi a camme, condotti di aspirazione aria e relativo filtro, sistema di iniezione carburante, condotti di scarico fumi e relativa marmitta, serbatoio carburante ecc). Tutti componenti che un’auto con motore elettrico non ha.
L’auto elettrica, per contro, per avere una autonomia (km/ricarica – kilometri percorsi per ricarica) soddisfacente, necessita di una grande batteria di peso circa 3,0 volte l’energia accumulata e/o 20-30 volta più grande di quella di una auto tradizionale (es. attualmente una batteria di 50kWh pesa oltre 140-150kg ed occupa tutto la zona sottostante il pianale (Foto 1). Inoltre necessita un sistema di ricarica sofisticato, un inverter-variatore di fase e un sistema di gestione dell’energia complesso.
In particolare i materiali e i metalli che costituiscono la batteria sono particolarmente costosi e relativamente rari tra cui litio, cobalto, nickel, grafite, manganese, alluminio, rame. Tuttavia una buona parte di essi sono riciclabili e riutilizzabili quando la batteria sarà giunta al suo “fine vita” (numero di cicli di ricarica almeno superiore a 1500); in pratica, con riferimento al traguardo proposto dalla Commissione UE sul riciclo-riuso delle batterie al 2030, solamente 25-30 kg di questi materiali andranno “persi” le restanti quantità saranno riutilizzati in altri accumulatori. Nel confronto globale, l’auto elettrica ha una sostenibilità migliore.
I costi iniziali di utilizzo e mantenimento delle auto
Costo iniziale
L’auto elettrica ha un prezzo a listino iniziale d’acquisto molto più elevato dell’auto a combustione di pari grado. La differenza mediamente va da circa 10.000€ a circa 25.000€ in funzione della classe e dell’allestimento scelto. Questa differenza si riduce, comunque, da eventuali incentivi governativi, regionali e campagne di incentivi alla rottamazione sia nazionale che dei costruttori.
Tuttavia, in termini di energia complessivamente utilizzata per kilometro percorso, l’auto elettrica è comunque meno energivora.
Nella seguente tabella si riportano per un confronto il consumo e altre caratteristiche, di alcune auto elettriche attualmente sul mercato e delle equivalenti auto tradizionali (fonte: “Quattroruote”).
Tabella B
| CONFRONTO TRA ALCUNE AUTO ELETTRICHE E A BENZINA DI PARI MODELLO DEI SEGMENTI A,B e C | ||||||||
| MODELLI AUTO ELETTRICHE | PREZZO (€) | BATTERIA (kWh) | AUTONOMIA (km) | Potenza Max di RICARICA CA/CC (KW) | CONSUMO (kWh/100km) | POTENZA (kW) | PESO (kp) | |
| FIAT 500 CABRIO 23,65 kWh | 32.950 € | 23 | 190 | 11/50 | 13,00 | 43 | 1281 | |
| RENAULY ZOE Equilibre R110 | 33.500 € | 52 | 395 | 22/50 | 17,20 | 51 | 1577 | |
| TOYOTA LEXUS UX 300e | 57.000 € | 54 | 313 | 7/35 | 16,90 | 57 | 1860 | |
| MERCEDES EQC 400 4Matic Premium | 85.515 € | 80 | 437 | 11/110 | 21,30 | 145 | 2495 | |
| MODELLI AUTO BENZINA | PREZZO (€) | CILINDRATA (cm3) | ALIMENT. | EMISSIONI CO2 (gr/km) | CONSUMO (litri/100km) | CONSUMO (kWh/100km) | POTENZA (kW) | PESO (kp) |
| FIAT 500 CABRIO C10 Hybrid | 20.300 € | 999 | M B | 107 | 4,7 | 40,71 | 51 | 1055 |
| RENAULY CLIO Equilibre R110 | 20.150 € | 999 | B | 118 | 5,2 | 45,05 | 49 | 1103 |
| TOYOTA LEXUS UX Hybrid urban | 42.500 € | 1987 | I B | 120 | 5,3 | 45,91 | 135 | 1615 |
| MERCEDES C200 M-HYBRID Premium | 59.061 € | 1496 | M B | 143 | 6,3 | 54,58 | 150 | 1650 |
Osservando i consumi per 100km dichiarati dalle case automobilistiche, l’auto elettrica ha un consumo 2—3 volte inferiore. Sono necessari da 0,13 kWh a 0,21 kWh per km in media per un veicolo elettrico, contro 0,41-0,55 kWh per km nel caso di un’auto con motore termico.
Costi di utilizzo / mantenimento
Tabella C
| COSTO MEDIO DELLA CARICA ELETTRICA
AL VARIARE DELLA VELOCITA’ e POTENZA DI CARICA |
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| Tipo di carica | Wallbox casalingo | Carica lenta | Carica veloce | Carica ultraveloce |
| Costo di carica | 0,24 (€/kWh) | 0,62 (€/kWh) | 0,71 (€/kWh) | 0,86 (€/kWh) |
| Potenza elettrica di carica | 3-7(kWca) | 7-22(kWca) | 23-50(kWcc) | 50-150(kWcc) |
| Tempo di carica | 12-5(h) | 5-2(h) | 50-30 (min) | 15-5(min) |
| Tab C | ||||
Il confronto tra auto elettrica e a combustione in termine di costo di utilizzo è fortemente influenzato dalle variazioni del costo dei carburanti alle pompe e del costo dell’energia elettrica alle colonnine. Inoltre il costo di una ricarica elettrica dipende dalla potenza elettrica oltre che dalla tipologia della corrente elettrica (ca= corrente alternata — cc= corrente continua) fornita dalle colonnine. Ciò influenza enormemente anche il tempo di ricarica.
La Tabella C riporta il prezzo al kWh medio attuale (maggio 2023) della carica elettrica effettuata presso colonnine pubbliche, in funzione della velocità di ricarica e potenza elettrica delle colonnine medesime: Per le auto “Tesla” si ha un mondo a parte. Utilizza solo colonnine ultraveloci (di potenza 170-250 kWcc) specifiche al costo di 0,52—0,55 €/kWh.
Combinando i dati delle tabelle (Tabella B e C) precedenti ed ipotizzando un costo della benzina alla pompa di 1,80 €/litro (corrispondente a 2,54€/kg) si ottiene la seguente Tabella D di confronto del costo dell’energia per kilometro (€/km) tra le 4 auto elettriche considerate e le equivalenti auto a benzina.
Tabella D
| CONFRONTO COSTO ENERGIA (€/ km) | |||||||
| MODELLI AUTO | TIPO di AUTO | CONSUMO (kWh/100km) | CONSUMO (litri/100km) | COSTO (€/Km) | |||
| CARICA WALLBOX CASALINGO | CARICA LENTA | CARICA VELOCE | CARICA ULTRAVELOCE | ||||
| FIAT 500 CABRIO 23,65 kWh | AE | 13,00 | 0,0312 | 0,0806 | 0,0923 | ||
| FIAT 500 CABRIO C10 Hybrid | ACI | 40,71 | 4,7 | 0,08460 | |||
| RENAULY ZOE Equilibre R110 | AE | 17,20 | 0,0413 | 0,1066 | 0,1221 | ||
| RENAULY CLIO Equilibre R110 | ACI | 45,05 | 5,2 | 0,0936 | |||
| TOYOTA LEXUS UX 300e | AE | 16,90 | 0,0406 | 0,1048 | |||
| TOYOTA LEXUS UX Hybrid urban | ACI | 45,91 | 5,3 | 0,0954 | |||
| MERCEDES EQC 400 4Matic Premium | AE | 21,30 | 0,0511 | 0,1321 | 0,1512 | 0,1832 | |
| MERCEDES C200 M-HYBRID Premium | ACI | 54,58 | 6,3 | 0,1134 | |||
| Tab | D | ||||||
Come si osserva, attualmente, il costo di utilizzo della vettura elettrica è molto conveniente (meno del 55% del costo dell’auto a combustione) solo se la carica della batteria è effettuata dal contatore casalingo (potenza massima 3-7 kWca). Se si utilizza una colonnina a carica lenta (potenza 7-22 kWca) i costi si equivalgono. Il confronto si inverte se si utilizzano colonnine a carica veloce (potenza 23-50 kWcc) o ultraveloci (potenza 50-150 kWcc). Infatti il costo di carica passa dal 10% al 65% in più rispetto al costo della benzina. Con l’aumentare del costo di ricarica però si riducono i tempi di ricarica. Passando, allo stato tecnologico attuale, da 10-12 ore a 5-10 minuti per carica completa.
L’articolo integrale è stato pubblicato sul numero di giugno 2023 del magazine di Wall Street Italia
