Guido Casetta
Auto elettrica vs termica, ormai si tratta di un confronto che quasi ogni persona intenzionata ad acquistare una vettura si pone, soprattutto se per auto elettriche intendiamo tutte quelle che sono “elettrificate”, con particolare riferimento alle auto ibride plug-in.
Due fonti energetiche come l’elettricità e i combustibili fossili hanno diverse caratteristiche di base e la tecnologia elettrica compete con un duro rivale in termini energetici, oltretutto con oltre un secolo di costante evoluzione alle spalle.
Le domande che ci poniamo in un confronto tra auto elettrica e auto termica sono: quanta energia fornisce un litro di carburante? Quanta energia può immagazzinare un’auto a combustione interna ed un’auto elettrica? Qual è il consumo di un veicolo elettrico rispetto a un’auto a propulsore termico? Proviamo a dare una risposta a queste e ad altre domande.
Le auto a combustione interna hanno raggiunto livelli incredibili di efficienza ma, per loro natura, continuano a rilasciare emissioni, seppur ridottissime. Un combustibile, qualunque sia la sua origine, è una sostanza che, quando reagisce con l’ossigeno (normalmente quello dell’aria) dà origine ad altre sostanze (gas e particelle della combustione) e all’energia termica. Il rispetto per l’ambiente e il miglioramento della qualità dell’aria nelle nostre città hanno guidato in tempi recenti lo sviluppo della tecnologia elettrica, che punta a competere con un duro rivale in termini di energia e con oltre un secolo di costante evoluzione alle spalle.
Elettricità e combustibili fossili sono due fonti energetiche molto diverse tra loro, ma che “lottano” per svettare quanto a consumo, prestazioni energetiche, capacità di accumulo di energia e costo dell’energia per chilometro percorso, tra una vettura elettrica ed una dotata di tradizionale propulsore endotermico, benzina o Diesel che sia.
La misura del kilowatt
Come qualsiasi altro veicolo, un’auto elettrica accumula energia (in una batteria, mentre un veicolo a combustione interna lo fa in un serbatoio di carburante) e la utilizza per trasformarla in movimento. Ma il fatto che sia alimentato elettricamente significa che si devono usare altri parametri e unità di misura, come kW, kWh e kWh/100km. Ciò rende spesso non facili i confronti con le auto tradizionali, ma nient’affatto impossibili. Elemento che talvolta disorienta anche gli utenti, che sono abituati, ad esempio, a misurare il consumo in litri ogni 100 chilometri (o in km per litro) e riconoscere le scale di riferimento basate su altri valori.
Quanta energia fornisce un litro di carburante?
I combustibili fossili hanno un eccellente rapporto tra l’energia che possono fornire e la massa e il volume che occupano: hanno un’alta densità energetica e consentono di immagazzinare molta energia in uno spazio piccolo e relativamente leggero. Questo è il motivo del loro successo per oltre un secolo come fonte di energia per veicoli a propulsione interna destinati al trasporto, nei quali si deve ottimizzare peso e spazio.
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. Per unità di massa, i valori sono rispettivamente di 12,2 kWh/kg (chilowattora per chilo) e 12,7 kWh/kg. Questi parametri così esplicitati sono fondamentali per confrontare prestazioni e consumi con un sistema di propulsione elettrico.
Quanta energia può immagazzinare un’auto?
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. L’accumulo di elettricità è un processo molto più complesso che richiede una batteria che riceve elettricità e la trasforma in energia chimica per immagazzinarla. Una batteria agli ioni di litio rappresenta una tecnologia all’avanguardia (utilizzata ad esempio dalle nuove Peugeot e-208 ed e-2008) ed offre una densità di energia di circa 0,14 kWh/kg.
La versione a benzina della Nuova Peugeot 208, dotata di un serbatoio da 44 litri di capacità, può immagazzinare fino a 422,4 kWh di energia. Nella variante Diesel, con un serbatoio pieno da 41 litri, questa cifra sale a 438,7 kWh. La batteria ad alta capacità della Peugeot e-208 o della e-2008 può accumulare fino a 50 kWh di energia.
Se aggiungiamo l’elevata densità energetica del carburante con il suo semplice serbatoio, l’energia che le auto a combustione sono in grado di accumulare è leggera e occupa poco. Un litro di benzina pesa circa 750 grammi (850 grammi per litro il gasolio); quindi una Peugeot 208 a combustione interna “costa” solo 30,75 chili di benzina o 37,4 chili di gasolio, più il peso del serbatoio stesso, per trasportare una grande quantità di energia. Il sistema di batterie completo di una e-208 o e-2008 elettrica immagazzina 50 kWh e contiene il peso in 356 chili, grazie al fatto di essere al Litio.
Qual è il consumo di un’auto elettrica rispetto a un’auto a combustione?
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%.
Trasferendo questi parametri a kWh di energia consumata ogni 100 chilometri, si notano le grandi differenze tra le due propulsioni. Una Peugeot 2008 benzina PureTech 130 CV ha un consumo WLTP medio di 5,8 l/100 km, mentre una Diesel BlueHDi 130 CV consuma 4,9 l/100 km. Queste cifre corrispondono a un consumo di energia di 55,68 kWh/100 km nella versione benzina e 51,94 kWh/100 km nella versione Diesel. Il consumo del modello corrispondente della gamma elettrica è molto più basso: 17,6 kWh/100 km. Però, mettendo in relazione i 50 kWh della batteria con i 320 km di autonomia WLTP (di e-2008), si ottiene un valore più basso e di 16,1 kWh/100 km. Questa differenza deriva dall’energia fornita dal sistema di rigenerazione dell’energia in frenata.
Qual è l’autonomia di un’auto elettrica rispetto a un’auto a combustione?
Come abbiamo visto, le auto a combustione interna immagazzinano circa 8 volte più energia, ma consumano anche circa 3,5 volte di più. Di conseguenza, una Peugeot 2008 PureTech 130 CV a benzina potrebbe percorrere 758 chilometri con un consumo medio di 5,8 l/100 km, 836 chilometri una BlueHDi 130 CV, tenendo conto del suo consumo medio di 4,9 l/100 km. L’autonomia WLTP di una Peugeot e-2008 è invece di 320 chilometri.
Qual è il costo per 100 km di un’auto elettrica rispetto a un’auto a combustione interna?
In questo ambito, la propulsione elettrica ha un buon vantaggio. Considerando un costo a kWh di 0,2 euro per la ricarica domestica e di 0,45 per quella effettuata presso le colonnine pubbliche in corrente alternata, ricaricare completamente una e-208 o e-2008 può costare tra 10 e 22,5 euro. Ciò si traduce in un costo energetico per 100 chilometri compreso tra 2,94 (3,12 per e-2008) e 6,6 (7,03 per e-2008) euro. Nel caso di una Peugeot 2008 PureTech 130 il costo del carburante è di poco meno di 8 euro/100 km mentre nel caso del BlueHDi 130 il costo del carburante è di poco più di 6 euro/100 km.
