Facciamo un ragionamento sull’importanza del passaggio dalla tecnologia a 400 V alla tecnologia a 800 V per l'auto elettrica
In un anno, nel mondo, si acquistano circa 80 milioni di veicoli e di questi circa 5 milioni sono auto elettriche. In Europa, nello stesso lasso di tempo, si acquistano circa 20 milioni di veicoli e di questi quasi 3 milioni sono auto elettriche. In Italia si acquistano circa 2 milioni di veicoli l’anno e di questi solo 100.000 sono auto elettriche. Ovviamente si tratta di una stima fatta sulle vendite degli ultimi anni che deve tenere conto anche delle importanti fluttuazioni avute in funzione delle condizioni politiche ed economiche incerte e in continua evoluzione. Inoltre per auto elettriche si intendono veicoli con motori che possono appartenere a tutte le tecnologie possibili come abbiamo precedentemente spiegato in questo articolo dedicato alla ricarica veicoli elettrici. Tuttavia questa introduzione ci serve per fare un ragionamento sull’importanza del passaggio dalla tecnologia a 400 V alla tecnologia a 800 V.
Indice:
- 1. I numeri delle vendite delle auto elettriche in Italia, in Europa e nel mondo
- 2. Cosa si intende quando si parla di tecnologia a 400 V e a 800 V nel motore elettrico?
- 3. Quali sono le differenze tra la tecnologia a 400 V e quella a 800 V?
- 4. Conclusioni
1. I numeri delle vendite delle auto elettriche in Italia, in Europa e nel mondo
Se al mondo si comprano 80 milioni di veicoli e di questi 5 milioni sono elettrici, significa che il 6,25% sono auto elettriche. Se in Europa si comprano 20 milioni di veicoli e di questi 3 milioni sono elettrici significa che il 15% sono auto elettriche. Se in Italia si comprano 2 milioni di veicoli e di questi 100.000 sono elettrici significa che il 5% sono auto elettriche.
Se la stima mondiale tiene conto di tutti i Paesi e di conseguenza anche quelli con uno sviluppo economico insufficiente a garantire condizioni di vita dignitose e per questo può definirsi in un qualche modo “falsata”, è la stima europea a dare il dato più interessante della lettura. Certo, anche in Unione Europea i vari stati membri hanno condizioni economiche anche molto diverse, ma restano condizioni compatibili per fare un raffronto di questa natura. Tale confronto è rafforzato dal fatto che il 10% delle auto totali comprate in Europa sono comprate in Italia. Da qui si può dedurre come per il cittadino italiano maggiorenne l’auto sia un bene molto importante, nella maggior parte dei casi necessario. Tuttavia per pochissimi di loro l’auto elettrica appare una buona soluzione e la maggior parte delle persone non la considerano nemmeno una possibilità. Dei problemi e delle sfide legate al settore dell’e-mobility ne abbiamo già parlato, tuttavia è importante sottolineare come i problemi legati al tempo di ricarica nonchè alla possibilità di ricarica molto diverse tra le stesse regioni italiane siano ancora più rilevanti del costo iniziale spesso almeno un po’ superiore. Per questo è interessante introdurre la tecnologia a 800 V e spiegarne l’importanza in quanto questa costituisce un tassello fondamentale nel progresso della storia del motore elettrico.
2. Cosa si intende quando si parla di tecnologia a 400 V e a 800 V nel motore elettrico?
Per tecnologia a 400 V o a 800 V nel motore elettrico si intende la tensione nominale del sistema elettrico del veicolo che include la batteria, il motore (o i motori), l’inverter e il sistema di ricarica. La tensione nominale è fondamentale per l’efficienza energetica, i tempi di ricarica, le prestazioni di guida e, naturalmente, la complessità del sistema elettrico da cui scaturiscono, tra le cose, quindi differenti costi di costruzione e manutenzione. Per tensione nominale di un motore elettrico si intende, infatti, la tensione per cui è progettato e ottimizzato per operare in modo efficiente e sicuro. Si tratta di un valore espresso in volt (V) che rappresenta quindi la tensione ideale/standard a cui il motore elettrico deve essere alimentato durante il normale funzionamento affinchè garantisca le prestazioni dichiarate senza problemi di sicurezza e/o durata.
Nonostante la lunga storia del motore elettrico è importante ricordare che si tratta di una tecnologia complessivamente agli albori e questo è legato proprio alla sua limitata diffusione. Si potrebbe affermare che, almeno da un lato, si tratta di un cane che si morde la coda: la diffusione contenuta limita anche il diffondersi della conoscenza, ma è solo attraverso la diffusione della conoscenza che si possono superare i limiti attuali della tecnologia per – a cascata – alimentarne così la diffusione. Per questo gli investimenti in ricerca e sviluppo della De Angeli Prodotti hanno un ruolo fondamentale nel progresso tecnologico del motore elettrico.
3. Quali sono le differenze tra la tecnologia a 400 V e quella a 800 V?
Prima di analizzare le differenze tra queste due tecnologie è importante capire di cosa si parla con i concetti di tensione nominale (ovvero 400 V e 800 V) e tensione operativa.
3.1 Componenti del sistema, tensione nominale e tensione operativa
Per capire la differenza tra le due tecnologie occorre capire prima cosa sono la tensione nominale e la tensione relativa. A tal fine occorre spiegare brevemente, almeno nel modo più semplice possibile, come funziona il sistema del motore elettrico che è composto da:
- Batteria: la batteria di un motore elettrico è progettata per operare entro un certo range di tensione nominale (400 V o 800 V) e di conseguenza le celle della batteria cambiano configurazione e collegamento in virtù di questo valore.
- Motore Elettrico e Inverter: il motore elettrico è alimentato in funzione del valore della tensione nominale e l’inverter, mentre converte la corrente continua (DC) della batteria nella corrente alternata (AC) fruibile dal motore, gestisce anche la tensione operativa.
- Sistema di ricarica: questo è progettato per accettare tensioni dalla rete elettrica o da stazioni di ricarica fino al valore della tensione nominale, consentendo una ricarica efficiente entro questi limiti.
Come precedentemente anticipato, la tensione nominale di un motore elettrico corrisponde ad un valore unico dichiarato dal produttore è la tensione per cui il motore è progettato e ottimizzato ovvero è il valore di tensione a cui il motore dovrebbe funzionare per avere le migliori prestazioni in termini di guida, ricarica e efficienza, mantenendosi entro i parametri specificati per durata e sicurezza.
La tensione operativa, invece, non ha un valore unico in quanto è la tensione effettivamente applicata al motore durante il suo funzionamento. Questa può variare a seconda delle condizioni della rete elettrica, delle fluttuazioni di carico e dell’inverter. La tensione operativa varia in funzione delle condizioni operative e dell’età del motore elettrico, ma più si avvicina alla tensione nominale, migliori saranno le prestazioni del motore.
Quindi la tensione nominale rappresenta il valore per cui il motore è ottimizzato, mentre la tensione operativa varia e riflette le condizioni reali a cui il motore è sottoposto.
3.2 Differenze: tecnologia, prestazioni e costi
Le differenze tra i motori elettrici da 400 V e quelli da 800 V sono molteplici, ma cerchiamo di riassumerle in termini di tecnologia, prestazione e costi.
TECNOLOGIA
La prima differenza ovvia è la tensione di funzionamento che si riflette nella potenza gestita dal motore elettrico: un sistema a 800 V può gestire la stessa potenza con metà della corrente di un sistema a 400 V. Questo si riflette nella migliore efficienza energetica dei motori elettrici a 800 V. Infatti, con correnti più basse per la stessa potenza, i sistemi a 800 V possono ridurre le perdite di calore e aumentare l’efficienza.
Dal punto di vista costruttivo, come è facile intuire, i motori elettrici a 800 V richiedono componenti (cavi, inverter…) capaci di gestire correttamente tensioni più elevate e per questo devono avere una tecnologia migliore.
PRESTAZIONI
In termini di prestazioni il motore elettrico da 800 V può contribuire allo sviluppo dell’e-mobility. Infatti le auto elettriche da 800 V hanno un minor tempo di ricarica grazie alla capacità di accettare una maggiore potenza durante la ricarica senza surriscaldarsi. Sebbene la tensione del sistema non influenzi direttamente le prestazioni del motore, i sistemi a 800 V possono facilitare la gestione di potenze più elevate, migliorando le prestazioni di guida dell’auto elettrica, come ad esempio l’accelerazione, la ripresa e la velocità massima, il tutto grazie alla migliore efficienza complessiva.
Altro fattore fondamentale che non dipende direttamente dalla tensione, ma è una conseguenza della migliore efficienza complessiva è l’autonomia della batteria che è migliore e di conseguenza garantisce più km tra una ricarica e l’altra. Quest’ultimo fattore, in particolare, è fondamentale per coadiuvare il superamento della paura del “rimanere a piedi” tra una ricarica e l’altra per la non fitta rete di colonnine in alcune zone d’Italia.
COSTI
Il motore elettrico a 800 V è più costoso da progettare e produrre anche a causa dei materiali avanzati necessari per gestire le tensioni più elevate. Di conseguenza, anche se i sistemi a 800 V hanno un’efficienza migliore e potenzialmente meno perdite di energia, i costi per la sostituzione di eventuali componenti usurati e/o danneggiati possono essere significativi. Inoltre la stessa infrastruttura di ricarica richiede sistemi compatibili con una tensione più alta che sono più costosi sia da costruire, sia da installare, sia da mantenere.
4. Conclusioni
In conclusione, mentre i sistemi a 800 V offrono vantaggi significativi in termini di efficienza e prestazioni, questi vantaggi vengono bilanciati da costi più elevati, sia in termini di sviluppo e produzione sia in termini di infrastruttura di ricarica che potrebbero, almeno superficialmente, smorzare l’entusiasmo. Tuttavia, sebbene i costi più elevati possano sembrare un limite alla diffusione, questi sono superabili proprio grazie al diffondersi della tecnologia che, congiuntamente all’investimento delle aziende pilota nel processo della transizione energetica come De Angeli Prodotti, sono fondamentali nello scrivere il prossimo capitolo della storia del motore elettrico, quello capace di cambiare il modo e dirigerlo verso la sostenibilità. Le migliori prestazioni, la ricarica rapida e l’aumentare dell’offerta dai Brand automobilistici del cuore, invece, faranno da volano verso un’adozione più massiva anche da parte dei cittadini italiani.
