L'energia dietro i veicoli elettrici

La tecnologia più importante al mondo oggi è quella che ottiene pochi titoli e relativamente poco credito. Eppure senza di essa, i gadget che dominano le notizie non esistono.

Inventato per la prima volta due secoli fa, l'umile batteria è stata un linciaggio per quasi tutte le principali rivoluzioni industriali e culturali da allora. Ora, poiché siamo sul precipizio della prossima rivoluzione, è la tecnologia della batteria che ancora una volta potrebbe definire il nostro futuro, e questa volta c'è molto più cavalcamento sul suo successo rispetto al semplice guadagno finanziario. Il futuro delle nostre strade, della società e persino del nostro pianeta si basa, in parte, sul successo delle auto elettriche.

Le prime auto elettriche, tra cui l'iconica Porsche P1 del 1898, furono alimentate da batterie al piombo-acido e la tecnologia è stata utilizzata nelle auto tradizionali dalla sua invenzione nel 1859. A causa della loro maturità, queste batterie sono incredibilmente economiche, rendendole molto popolari. Tuttavia, poiché sono realizzati con elettrodi di piombo e acido solforico, sono pericolosi, tossici e difficili da riciclare. Hanno anche una delle più basse densità di energia delle batterie comuni.

Durante gli anni '80, le batterie in metallo nichel sono entrate in uso commerciale. La densità è marcatamente più alta delle batterie al piombo-acido ma perdono la carica nel tempo e hanno cicli di ricarica relativamente lenti. Difficilmente ideale per i veicoli moderni di oggi. Poi è arrivata gli ioni di litio, la tecnologia della batteria sinonimo dei veicoli elettrici di oggi. Ha più materiali "vivi" rispetto all'idruro di metallo di nichel, rendendolo più volatile. Ma è più affidabile, può adattarsi a spazi più piccoli, resiste a maggiori variazioni di temperatura e carica molto più velocemente.

Ci sono anche variazioni all'interno dell'ione di litio. La BMW i3 e la foglia di Nissan, ad esempio, usano batterie al litio-manganese con una miscela di nichel, manganese e cobalto. La batteria da 90kWh di Tesla utilizza un mix di nichel, cobalto e alluminio. L'ultima BMW I3 ha un raggio di 160 miglia, la Tesla S 85 spinge questo fino a 225 miglia sbalorditive.

Queste batterie funzionano attraverso il flusso di ioni di litio: gli ioni si spostano dall'elettrodo positivo al negativo, attraverso un elettrolita, mentre la batteria carica e aumenta l'alimentazione. La batteria viene caricata quando gli ioni smettono di scorrere. Man mano che l'auto utilizza la carica, gli ioni si muovono nella via opposta.

Purtroppo, nonostante i progressi significativi dell'elettronica all'interno delle auto, la tecnologia delle batterie non è stata in grado di mantenere Apace. Le batterie agli ioni di litio sono ancora costose da fare. I prezzi stanno diminuendo, ma non in linea con la domanda di consumatori o ambientali. C'è anche il problema delle velocità e delle infrastrutture di ricarica. Come le stesse auto EV, ci sono una miriade di opzioni di ricarica e non tutti i caricabatterie e le prese EV sono creati uguali.

Le auto vendute in diverse regioni utilizzano tipi diversi e ci sono tre diversi tipi di connettori che funzionano con una varietà di prese. Nella sua più semplice, la tecnologia di ricarica di oggi è disponibile in tre gusti: rapido, veloce e lento. I caricabatterie rapidi "riempiranno" la tua auto elettrica all'80% in circa 30-60 minuti. I caricabatterie veloci in genere caricano un EV in circa quattro ore, mentre i caricabatterie lenti possono richiedere fino a 12 ore per caricare completamente un'auto completamente elettrica. Ogni tipo di ricarica utilizza inoltre una serie di porte diverse tra cui tipo 1, tipo 2 e 3-pin.

Per quanto riguarda l'auto, veicoli europei da artisti del calibro di Audi, BMW e Mercedes usano principalmente porte di tipo 2 rapide, ma se acquisti una Nissan o Mitsubishi, molto probabilmente otterrai un connettore di tipo 1. Quindi, ovviamente, c'è Tesla. Questi behemoth di EV usano rapidi caricabatterie DC e si caricano a un incredibile 120 kW tramite i supercaricatori proprietari di Tesla.

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Se ciò non era abbastanza confuso, i punti di ricarica in tutto il Regno Unito sono gestiti da una varietà di fornitori di energia che offrono diverse opzioni di pagamento. All'inizio di gennaio 2019, c'erano poco più di 19.330 punti di ricarica in tutto il Regno Unito, in qualche modo a corto delle pompe approssimative di 50.400 benzina e diesel. I prezzi per la ricarica della tua auto elettrica variano, allo stesso modo i prezzi della benzina, ma a differenza delle pompe standard non puoi necessariamente caricare la tua auto in tutte le 6.700 sedi. Sarebbe come guidare in una stazione di rifornimento solo per essere detto che vende il tipo sbagliato di benzina per la tua auto. La scelta di un punto di ricarica dipende dai tipi di caricabatterie disponibili in loco, dalla presa della tua auto, che gestisce la rete e se sei già un cliente.

Tuttavia, la marea sta girando. Entro il 2020, E.Sui piani per avere 180 stazioni di ricarica ultra-veloce in tutta Europa. On-par con le velocità di ricarica dei sovralimentari di Tesla, questi caricabatterie offrono fino a 150kW, con la possibilità di aggiornare a 350kW poiché batterie più potenti colpiscono il mercato. Le stazioni ultra-veloce possono dare ai conducenti una gamma di 250 miglia in soli 20 minuti. E.Su già 6.000 punti in tutto il continente e il lancio dovrebbe includere il Regno Unito.

I fornitori di energia ora offrono tariffe progettate per i conducenti EV per caricare anche le loro auto a casa. Nel frattempo, il governo ha recentemente lanciato uno schema di punti di addebito per la casa, con la Trust di salvataggio energetico e l'OLEV del governo (Office per veicoli a basse emissioni), che aiuta a coprire i costi di invocare i punti di ricarica installati nella tua casa. E.ON è completamente accreditato con il programma di caricabatterie Olev Home, con il governo che si impegna a dare un contributo del 75% ad ogni acquisto (fino a £ 500 sterline per famiglia/veicolo ammissibile). Inoltre, lo schema di ChargePoint residenziale su strada è un £ 4.5 milioni di pentole per le autorità locali per installare punti di carica elettrici pubblici.

Inoltre, e.Schema di On esteso ai contratti fissi per l'approvvigionamento energetico delle tariffe per le imprese, installando punti di ricarica e fornendo e gestisce energia alle aziende in tutto il Regno Unito. Nel prossimo futuro, grazie a schemi come questo, potrai addebitare la tua auto sul lavoro, il che significa che raramente dovrai visitare comunque un punto pubblico.

La fase successiva sarà quella di ridurre i tempi di ricarica, avvicinandoli il più vicino possibile alla benzina possibile, prima dell'introduzione della ricarica della batteria EV wireless. Mitsubishi e BMW sono due principali produttori che sviluppano la propria forma di cosiddetta ricarica induttiva in cui piastre sul lato inferiore di una carica di auto elettriche in modalità wireless tramite piastre in garage, parcheggi o vialetti. Simile a come funziona la ricarica del telefono wireless, nell'esempio BMW, un groundpad genera un campo magnetico che, quando arriva entro 8 cm da un carpad, genera una corrente elettrica che carica la batteria. BMW afferma che il suo sistema potrebbe caricare completamente le sue auto in circa tre ore e mezza. Una volta che questa tecnologia matura, intere strade potrebbero essere trasformate in cuscinetti di ricarica wireless. Esistono già strade elettrificate in Svezia, ad esempio, che ricaricano auto e camion usando una rotaia elettrica incorporata nell'asfalto. Più vicino a casa, l'anno scorso il Dipartimento per i trasporti ha stabilito piani per introdurre tali strade nel Regno Unito, nell'ambito di una proposta del governo da 40 milioni di sterline.

La chiave per sbloccare i benefici ambientali ed economici delle auto elettriche è quella di demistificare la batteria e ricaricare la tecnologia e sradicare l'ansia da gamma. Man mano che l'interesse cresce, l'infrastruttura si sviluppa e i veicoli elettrici diventano più popolari, il prezzo della tecnologia della batteria diminuirà ulteriormente. Questo finanzierà ulteriormente la ricerca e potremmo finalmente avere la possibilità di vivere una vita veramente verde.

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