Il problema delle auto elettriche si chiama densità energetica

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La densità energetica delle batterie è 0,4 kWh per kg di peso, rispetto ai 13 kWh di un chilo di gasolio o di benzina. Di contro, però, il motore elettrico è molto più efficiente di un motore termico

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Mettendo fra parentesi questioni ambientali, politiche ed economiche, cosa “rende” di più: un’auto termica o un’auto elettrica?

La domanda non è banale, perché mette in luce quello che ancora oggi è un grosso limite delle elettriche, cioè la densità energetica per Kg di batteria. Un valore che, sebbene sia molto migliorato negli ultimi anni, obbliga ancora ad avere batterie molto grandi e pesanti.

Benzina e gasolio pesano nettamente di meno, ma hanno anche una efficienza minore, perché “sprecano” la maggior parte della loro energia in calore.

LA DENSITÀ ENERGETICA

La densità energetica è la quantità di energia immagazzinata in un dato per unità di volume o unità di massa.

LA DENSITÀ ENERGETICA DELLE BATTERIE

La densità energetica di una batteria è il rapporto tra la quantità di energia accumulata e il volume della batteria.

Negli ultimi anni è aumentata la capacità di immagazzinare energia nelle batterie è cresciuta, è così anche l’autonomia delle vetture elettriche.  

Secondo quanto affermato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti d’America, le batterie agli ioni di litio prodotte nel 2008 avevano una densità media di 55 wattora per litro. Nel 2020 sono arrivate a 450 wattora per litro di media (1 kilowattora o kWh è pari a 1000 wattora).

Un miglioramento netto, dunque, che però è ancora molto lontano dalla densità energetica del gasolio o della benzina.

LA DENSITÀ ENERGETICA DEI COMBUSTIBILI FOSSILI

Diesel e benzina hanno un’alta densità energetica e consentono di immagazzinare molta energia in uno spazio piccolo e leggero. Per questo hanno avuto molto successo come fonte di energia per veicoli a propulsione interna destinati al trasporto.

Per unità di volume, un litro di benzina ha un potere calorifico di circa 9,6 kWh / l (chilowattora per litro). Il gasolio, che è più denso, fornisce invece 10,7 kWh / l. Un litro di benzina pesa circa 750 grammi (850 grammi per litro il gasolio);

Per unità di massa, i valori sono rispettivamente di 12,2 kWh/kg (chilowattora per chilo) e 12,7 kWh/kg.

Più facili da immagazzinare

Un altro vantaggio del carburante è che si tratta di un fluido liquido, che necessita solo di un contenitore adattato alle sue caratteristiche per essere immagazzinato. Accumulare elettricità richiede un processo molto più complesso, con una batteria in grado di ricevere elettricità e  immagazzinarla.

L’EFFICIENZA

Bisogna però anche valutare come viene utilizzata l’energia, confrontando quanto sono efficienti le due motorizzazioni  (termica ed elettrica) nell’utilizzare l’energia per assolvere il loro compito: muovere l’automobile.

Un’auto elettrica può immagazzinare molta meno energia, però ha bisogno di molta meno energia per muoversi, perché la trasforma in modo molto più efficiente.

I motori a benzina più efficienti al mondo hanno un’efficienza energetica di circa il 40%, che aumenta al 45% sul Diesel. In altre parole, trasformano in movimento solo il 40-45% dell’energia che ricevono, mentre il resto viene perso nella generazione di calore. Un motore elettrico, invece, ha un’efficienza superiore al 90%.

Tornando alla domanda iniziale: “rende” di più un chilo di carburante rispetto a un chilo di batteria, ma questa differenza si sta assottigliando, da un lato perché le prestazioni delle batterie sono destinate ad aumentare, dall’altro perché sono più efficienti nel non “sprecare” energia.

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13/06/23

fonte: FLEET Magazine