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Veicoli elettrici (EV)
Costruzione leggera significa risparmio di materie prime, ridotto consumo di carburante o aumento del peso di carico possibile, solo per citare alcuni esempi. Soprattutto quando l'argomento è l'elettromobilità, gli OEM, i fornitori, insieme agli istituti di ricerca, sono alla ricerca di soluzioni di costruzione leggera. Utilizzando componenti in plastica all'interno e all'esterno, il peso del veicolo viene notevolmente ridotto, consentendogli di percorrere distanze maggiori. Soprattutto con i veicoli concept prodotti in piccole quantità (1.000-30.000 unità), la termoformatura con attrezzature a basso costo può essere un vantaggio.
Auto elettriche
A differenza dell'auto a benzina, l'auto elettrica non è diventata facilmente un mezzo di trasporto praticabile. All'inizio del XX secolo, i ricercatori hanno perseguito vigorosamente l'auto elettrica; tuttavia, l'auto a benzina facilmente prodotta in serie ha schiacciato l'interesse per il progetto. La ricerca è diminuita dal 1920 al 1960 fino a quando i problemi ambientali di inquinamento e la diminuzione delle risorse naturali hanno riacceso la necessità di un modo di trasporto più rispettoso dell'ambiente. Le tecnologie che supportano una batteria affidabile e il peso del numero necessario di batterie hanno aumentato il prezzo di produzione di un veicolo elettrico. Tra i lati positivi, l'elettronica automobilistica è diventata così sofisticata e piccola da essere l'ideale per le applicazioni dei veicoli elettrici. Nonostante le proposte per congelare gli standard aziendali di risparmio medio di carburante (CAFE) e sospendere l'aumento programmato dall'attuale velocità di 37 miglia per gallone a 51 miglia per gallone entro il 2025, i produttori vedono ancora il miglioramento dell'efficienza del carburante come un importante punto di forza tra i consumatori . L'alleggerimento con parti in plastica per automobili è un fattore importante nell'implementazione di tale strategia. Anche se gli standard CAFE non vengono rispettati, non vi è nulla che indichi che gli standard non verranno nuovamente imposti in futuro, semplicemente ritardando anziché eliminare la necessità di conformità. Data l'attuale proposta, il veicolo medio dovrebbe probabilmente ridurre il proprio carico di circa 400 libbre. (o il 10% del suo peso) per avere la possibilità di soddisfare gli standard sulle emissioni raccomandati dall'EPA. Con le odierne formulazioni di composti plastici, i produttori di apparecchiature originali automobilistiche (OEM) possono ridurre significativamente il peso del veicolo senza compromettere le prestazioni o la sicurezza, utilizzandolo per migliorare l'estetica e l'aerodinamica. Con l'ascesa di veicoli elettrici, nuove tecnologie e standard di carburante più severi, l'industria automobilistica è in piena espansione in questi giorni, così come l'industria della plastica. Con i produttori che cercano di realizzare componenti più leggeri e meno costosi, installando anche nuova elettronica e i loro alloggiamenti, nel 2020 ci sono state numerose innovazioni che hanno coinvolto parti e design automobilistici in plastica, e ancora di più all'orizzonte.
I veicoli elettrici sono il futuro dei trasporti
La mobilità elettrica è diventata una parte essenziale della transizione energetica e comporterà cambiamenti significativi per i produttori di veicoli e i governi. Il mercato dei veicoli di nuova generazione come i veicoli elettrici (EV) e i veicoli ibridi (HEV e PHEV) dovrebbe espandersi in futuro. Tuttavia, a causa di problemi come il minor chilometraggio di guida, il prezzo più elevato e l'infrastruttura non sviluppata, non sono ancora diventati comuni. In particolare, è richiesta una migliore efficienza energetica, come fari, sistemi di climatizzazione, che riducono notevolmente il chilometraggio di guida a causa del loro consumo di energia elettrica durante le operazioni di riscaldamento. Pertanto, sono attualmente in fase di sviluppo sistemi di climatizzazione che riducono l'energia elettrica. Un veicolo elettrico a autonomia estesa (E-REV) è un veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV) che utilizza una trasmissione elettrica e un motore a combustione interna (ICE) per la propulsione del veicolo. Quando una batteria è scarica, l'ICE funge da range extender generando ulteriore energia elettrica che alimenta il motore elettrico e ricarica la batteria. La batteria presente in un E-REV ha una capacità molto più elevata di 10-20 kWh rispetto a una batteria convenzionale presente nei veicoli elettrici, mentre il motore è più piccolo in quanto è necessario solo per soddisfare una richiesta di potenza limitata. Pertanto, un E-REV supera la limitazione della portata di un BEV. Un E-REV funziona in modalità completamente elettrica per distanze moderate, mentre utilizza l'ICE per caricare la batteria per lunghe distanze. L'ICE dell'E-REV consuma meno carburante rispetto ai tradizionali veicoli con motore a combustione interna (ICEV). I motivi sono principalmente due: le dimensioni ridotte del motore presente in un E-REV e il motore che opera a una velocità di rotazione costante e altamente efficiente dell'E-REV.
Tipi di auto elettriche
Esistono 4 (quattro) tipologie di auto elettriche, con il seguente schema:
- Veicolo elettrico a batteria (BEV)
- Veicolo elettrico ibrido (HEV)
- Veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV)
- Veicolo elettrico a celle a combustibile (FCEV)
Veicolo elettrico a batteria (BEV)
Un veicolo elettrico a batteria (BEV), chiamato anche veicolo completamente elettrico (AEV), è alimentato interamente da una batteria e da una trasmissione elettrica. Questi tipi di auto elettriche non hanno ICE. L'elettricità è immagazzinata in un grande pacco batteria che si carica quando è collegato alla rete elettrica. Il pacco batteria, a sua volta, fornisce energia a uno o più motori elettrici per far funzionare l'auto elettrica.
BEV Principi di funzionamento
- L'energia viene convertita dalla batteria CC in CA per il motore elettrico
- Il pedale dell'acceleratore invia un segnale al controller che regola la velocità del veicolo modificando la frequenza dell'alimentazione CA dall'inverter al motore.
- Il motore collega e fa girare le ruote tramite un ingranaggio.
- Quando i freni vengono premuti o l'auto elettrica rallenta, il motore diventa un alternatore e produce energia, che viene rimandata alla batteria.
Veicolo elettrico ibrido (HEV)
Questo tipo di auto ibrida viene spesso definita ibrida standard o ibrida parallela. HEV ha un ICE e un motore elettrico. In questi tipi di auto elettriche, il motore a combustione interna riceve energia dal carburante (benzina e altri tipi di combustibili), mentre il motore riceve elettricità dalle batterie. Il motore a benzina e il motore elettrico ruotano contemporaneamente la trasmissione, che aziona le ruote. La differenza tra HEV rispetto a BEV e PHEV è che le batterie in HEV possono essere caricate solo tramite ICE, movimento delle ruote o una combinazione di entrambi. Non è presente una porta di ricarica, quindi la batteria non può essere ricaricata dall'esterno del sistema, ad esempio dalla rete elettrica.
Principi di funzionamento HEV
- Ha un serbatoio del carburante che fornisce benzina al motore come una normale auto.
- Ha anche un set di batterie che fanno funzionare un motore elettrico.
- Sia il motore che il motore elettrico possono far girare la trasmissione contemporaneamente
Veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV)
PHEV è un tipo di veicolo ibrido che è sia un ICE che un motore, spesso indicato come ibrido di serie. Questo tipo di auto elettrica offre una varietà di carburanti. Questo tipo di auto elettrica funziona con un carburante convenzionale (come la benzina) o alternativo (come il biodiesel) e con una batteria ricaricabile. La batteria può essere caricata con l'elettricità collegandola a una presa elettrica o a una stazione di ricarica per veicoli elettrici (EVCS). Alcuni PHEV possono percorrere più di 70 miglia solo con l'elettricità. PHEV può normalmente essere eseguito in almeno due modalità:
- Modalità completamente elettrica, in cui il motore e la batteria forniscono tutta la potenza per l'auto
- Modalità ibrida, in cui vengono utilizzati sia l'elettricità che il diesel
Veicolo elettrico a celle a combustibile (FCEV)
I veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV), noti anche come veicoli a celle a combustibile (FCV) o veicoli a zero emissioni, sono tipi di auto elettriche che utilizzano la "tecnologia delle celle a combustibile" per generare l'elettricità necessaria per far funzionare il veicolo. In questi tipi di veicoli, l'energia chimica del carburante viene convertita direttamente in energia elettrica.
FCEV Principi di funzionamento
Il principio di funzionamento di un'auto elettrica "a celle a combustibile" è diverso da quello di un'auto elettrica "plug-in". Questo tipo di auto elettrica è dovuto al fatto che l'FCEV genera l'elettricità necessaria per far funzionare questo veicolo nel veicolo stesso.
Vantaggi rispetto ai veicoli convenzionali
I veicoli completamente elettrici (EV) funzionano solo con l'elettricità. Sono alimentati da uno o più motori elettrici alimentati da batterie ricaricabili. I veicoli elettrici hanno diversi vantaggi rispetto ai veicoli convenzionali:
Efficienza energetica
I veicoli elettrici convertono circa il 59%-62% dell'energia elettrica dalla rete per alimentare le ruote.
I veicoli a benzina convenzionali convertono solo tra il 17% e il 21% dell'energia immagazzinata nella benzina nelle ruote.
Ecologico
I veicoli elettrici non emettono inquinanti dallo scarico, sebbene la centrale elettrica che produce l'elettricità possa emetterli. L'elettricità prodotta da centrali nucleari, idroelettriche, solari o eoliche non provoca inquinanti atmosferici.
Vantaggi prestazionali
I motori elettrici offrono un funzionamento silenzioso e regolare e un'accelerazione più rapida e richiedono meno manutenzione rispetto ai motori a combustione interna (ICE).
Riduzione della dipendenza energetica
L'elettricità è una fonte di energia domestica e i vantaggi degli ibridi plug-in e dei veicoli elettrici aumentano se è alimentata da fonti "verdi" come l'energia solare, eolica o idroelettrica su piccola scala.
Svantaggi rispetto ai veicoli convenzionali
I veicoli elettrici presentano alcuni inconvenienti rispetto ai veicoli a benzina:
Autonomia
I veicoli elettrici hanno un'autonomia inferiore rispetto alla maggior parte dei veicoli convenzionali, sebbene l'autonomia dei veicoli elettrici stia migliorando. La maggior parte dei veicoli elettrici può essere paragonata a 100 miglia o più o fino a 200 miglia a seconda del modello.
- Tipi di batterie per auto elettriche
Le batterie per auto elettriche sono diverse dalle batterie SLI (Start, Lightning e Ignition). Le batterie SLI sono batterie che vengono solitamente installate su auto a benzina o diesel. Questo tipo di batteria per auto elettriche è concepito come un sistema di accumulo di energia, in grado di fornire energia per periodi lunghi e sostenibili.
Esistono 5 tipi di batterie per veicoli elettrici di cui parleremo in questo articolo:
- Ioni di litio (Li-On)
- Ibrido nichel-metallo (NiMH)
- Piombo acido (SLA)
- ultracondensatore
- ZEBRA (attività di ricerca sulle batterie a zero emissioni)
Tempo di ricarica
Una ricarica completa della batteria può richiedere dalle 3 alle 12 ore. Anche con la "ricarica rapida" fino all'80% della capacità possono essere necessari 30 minuti. Le batterie dei veicoli elettrici sono progettate per una lunga durata e vengono riviste dal DOE, ma sono costose e possono essere costose da sostituire se si guastano.
"Non è tutto oro quel che luccica."
Le auto elettriche sono sopravvalutate, il settore crollerà
"I veicoli elettrici sono sopravvalutati", ha dichiarato un presidente dell'Associazione dei produttori di automobili durante una conferenza stampa. L'esecutivo ha evidenziato, in particolare, "l'eccessivo clamore" sulle auto a botte e la mancanza di adeguate valutazioni sulle conseguenze di un'adozione diffusa della mobilità a zero emissioni sul sistema economico globale. In primo luogo, ha criticato i fautori dell'elettricità perché, nel valutare la sostenibilità di questa tecnologia, non tengono conto delle emissioni di anidride carbonica prodotte dalla generazione elettrica e, ancor più, dei costi sociali della transizione energetica. Inoltre, il presidente ha sottolineato che qualsiasi Paese andrebbe incontro a un blackout se l'intera flotta fosse disponibile, una situazione che richiederebbe la costruzione di un'infrastruttura multimiliardaria, quantificata in una spesa compresa tra 165-438 miliardi di euro. "Quando i politici dicono 'sbarazziamoci di tutte le auto che usano la benzina', capiscono cosa significa?" La mobilità elettrica rischia anche di danneggiare l'ambiente: "Più veicoli elettrici produciamo, maggiori saranno le emissioni di anidride carbonica". Quanto alla possibilità che un Paese vieti gli impianti endotermici dal 2035, lo sviluppo va troppo veloce e rischia di generare conseguenze nefaste per l'intero tessuto economico del Paese. "L'attuale modello di business dell'industria automobilistica - ha avvertito - crollerà", con la perdita di milioni di posti di lavoro. Infine, sono stati lanciati allarmi circa l'impatto che normative sulle emissioni sempre più stringenti avranno sui consumatori; Una delle case automobilistiche mondiali ha espresso la preoccupazione che i regolamenti possano rendere le auto un "fiore in cima a una vetta", cioè merci al di fuori della portata della classe media.
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