Batteria Auto Elettrica: Funzionamento, Tipologie e Durata

Nella guida di oggi andiamo a vedere nel dettaglio le batterie per auto elettriche.

Con l’avanzare sempre più spedito delle mobilità ecologica, e del conseguente aumento di interesse verso il settore dell’auto elettrica, è importante sapere più cose possibili sul funzionamento di queste auto. Come tutte le vetture con motore a scoppio, anche questi veicoli sono dotati di batteria. Anzi, sarebbe il caso di dire due batterie, una di base da 12 V e una molto più potente ad alta tensione che è il vero cuore pulsante della macchina. Ma andiamo con ordine e cerchiamo di capire insieme il funzionamento, le tipologie, la durata e tutto quello che bisogna sapere sulle batterie delle auto elettriche. Una tecnologia che sta rivoluzionando il modo di muoversi con tutti i suoi pro e i contro.

Cos’è e a cosa serve la batteria 12 V in un’auto elettrica?

Una batteria è una specie di serbatoio dove si immagazzina energia in attesa che questa venga utilizzata. Nelle auto elettriche, la batteria da 12 V svolge le medesime funzioni che andrebbe a svolgere la batteria di un’auto comune, ovvero accensione, servizi accessori e tutto quanto non compete la motricità delle ruote.

Una batteria da 12 V per auto elettriche è importante che sia quanto più moderna possibile per non incorrere in problemi di sorta e sarebbe quindi opportuno scegliere fra i vari modelli di batterie AGM. La batteria maggiore, quella da diversi kW è invece il vero punto centrale dell’auto che la fa andare per centinaia di Km, sono batterie piuttosto efficienti anche se lo sviluppo apporta miglioramenti giorno dopo giorno. Questa batteria viene ricaricata dalla batteria ad alta tensione. Se la batteria 12V si scarica l’auto non partirà nemmeno se la batteria ad alta tensione è al 100% di carica.

Come funziona la batteria dell’auto elettrica?

Questa componente è l’aspetto fondamentale di tutto il veicolo e se ne conosci le caratteristiche di funzionamento ti sarà poi più facile utilizzarla al meglio e sfruttare a pieno tutto il potenziale. La batteria per auto elettriche più utilizzata è quella agli ioni di litio. La batteria contiene l’energia necessaria per far muovere la vettura ed è composta da celle che a loro volta costituiscono i moduli della batteria. All’interno della batteria avviene un processo chimico che fa spostare gli elettroni fra i due poli, uno che li cede, l’anodo e uno che li riceve, il catodo. Questi elettroni si spostano in un liquido chiamato elettrolita, solitamente un acido o acqua distillata.

Caratteristiche di una batteria

Anche le batterie delle auto elettriche hanno le loro specifiche caratteristiche, con amperaggio e Voltaggio si resta sul tradizionale. A solo scopo di tenerlo a mente, l’amperaggio è la quantità di energia che la batteria trasmette in un secondo. Il Voltaggio è la rapidità con la quale l’energia di 1 ampere viene trasmessa. Ovviamente più il voltaggio sarà alto più la scarica sarà veloce e potenzialmente molto pericolosa.

Diverso il discorso della capacità delle batterie delle auto elettriche. Questo valore viene espresso in kW e rappresenta la quantità di energia che la batteria è in grado di trasmettere o di accumulare in un’ora. Conoscere questo aspetto ti sarà di grande aiuto quando dovrai scegliere la colonnina dove ricaricare la tua auto. Se la batteria è da 40 kW e ti allacci ad un impianto da 40 kW ti servirà un’ora per la ricarica completa, se invece ti colleghi ad un impianto da 100 kW servirà meno di mezz’ora per avere la batteria completamente carica e pronta ad essere utilizzata nuovamente.

Questo dato è tenuto in grande considerazione anche per quanto riguarda il consumo. Per le auto elettriche al posto dei km percorsi con un litro si calcola in consumo di kW per stabilire l’efficienza di un motore. A tal proposito devi tenere in grande considerazione il valore numerico indicato dopo la dicitura “kWh/100 km” oppure “km/kWh. Queste due sigle stanno ad anticipare rispettivamente la quantità di energia necessaria per percorrere 100 km oppure la distanza in chilometri che si riesce a percorrere utilizzando un kW.

Tipi di batterie per auto elettriche

L’evoluzione della tecnologia in questo campo ha portato quasi tutti i produttori a concentrarsi sulle batterie agli ioni di litio. Queste batterie sono al momento le migliori e le più efficienti disponibili sul mercato. Nelle auto elettriche più vecchie è però possibile trovare anche batterie al piombo che però sono ormai in disuso per le auto elettriche. Alcune auto possono anche essere alimentate da batterie al Nichel idruro metallo. Questo è il campo dove si prevedono gli sviluppi maggiori da qui a pochi anni. I centri ricerca di tutto il mondo stanno cercando di perfezionare e rendere utilizzabili alcune tipologie di batterie allo stato solido che potrebbero incrementare ulteriormente il chilometraggio e quindi l’autonomia delle future auto elettriche.

1. Batterie agli ioni di litio

La batteria agli ioni di litio (Li-ion) è la più utilizzata nei veicoli elettrici e nei dispositivi elettronici portatili (smartphone, tablet, pc portatili, ecc). Queste batterie hanno una densità di energia maggiore rispetto alle tipiche batterie ricaricabili al piombo-acido o al nichel-cadmio, questo significa che permettono di risparmiare spazio, riducendo le dimensioni complessive del pacco batteria.

Il litio è anche il più leggero di tutti i metalli. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio (Li-ion) non contengono litio metallico, ma ioni. Per chi si chiede cosa sia uno ione, quest’ultimo non è altro che un atomo o una molecola con una carica elettrica derivante dalla perdita o dall’acquisto di uno o più elettroni. I vantaggi di queste batterie sono notevoli. infatti si contraddistinguono per il loro ottimo rapporto potenza/peso, un’elevata efficienza energetica, buone prestazioni alle alte temperature e una bassa autoscarica.

2. Batterie al nichel-metallo idruro

Le batterie al nichel-metallo idruro, utilizzate abitualmente nei computer e nelle apparecchiature mediche, offrono un’energia specifica ragionevole e capacità di alimentazione specifiche. Le batterie al nichel-metallo idruro hanno un ciclo di vita molto più lungo rispetto alle batterie al piombo e, inoltre, risultano molto più resistenti anche in caso di utilizzi intensivi. Le batterie al nichel-metallo idruro sono molto costose, hanno un’elevata autoscarica e raggiungono temperature elevate.

3. Batterie al piombo

Le batterie al piombo sono costituite da un anodo di piombo e un catodo ricoperto di diossido di piombo. L’elettrolita è costituito da una soluzione acquosa al cui interno è presente dell’acido solforico. Questa tipologia di batteria può essere definita come potente ma allo stesso tempo economica, sicura e affidabile. Tuttavia, la bassa energia specifica, le scarse prestazioni a basse temperature e la loro sua ridotta hanno costretto le cause automobilistiche a orientarsi verso altre tipologie. Le batterie al piombo venivano utilizzate soprattutto nelle prime auto elettriche introdotte in commercio, al giorno d’oggi vengono montate di rado solo su veicoli economici e poco potenti.

4. Ultracondensatori

Gli ultracondensatori immagazzinano energia in un liquido polarizzato tra un elettrodo e un elettrolita. La capacità di accumulo di energia aumenta all’aumentare della superficie del liquido. Gli ultracondensatori possono fornire ai veicoli potenza aggiuntiva durante l’accelerazione e la salita e aiutano a recuperare l’energia di frenata. Possono anche essere utili come dispositivi secondari di accumulo di energia nei veicoli a trazione elettrica perché aiutano le batterie elettrochimiche a livellare la potenza del carico.

Quanto dura la batteria per le auto elettriche?

Con gli sviluppi continui di questa tecnologia ogni anno ci sono aggiornamenti e batterie sempre più resistenti e sofisticate. Come ogni batteria, anche quella delle auto elettriche va incontro all’invecchiamento e alla conseguente perdita di capacità e di tenuta di carica. Devi sapere che la maggior parte dei costruttori di veicoli elettrici consiglia e quasi impone di cambiare la batteria una volta che questa raggiunge la soglia minima del 70-80% della capacità iniziale.

Una batteria in questo stato non è più utile per lo specifico scopo ma a tal proposito si stanno studiando sistemi di riutilizzo e di riciclo della maggior parte dei componenti, ma ci arriveremo. Tornando alla durata di una batteria per auto elettriche, posso dirti che solitamente questi dispositivi possono essere utilizzati per circa 8 anni o 160.000 km con alcuni modelli che superano anche i 240.000 km ma restando comunque entro gli 8 anni di “scadenza” della batteria.

Quanto costano le batterie per le auto elettriche?

Il costo delle vetture elettriche è purtroppo in gran parte conseguenza dell’elevato costo delle batterie che sono installate. La scarsità di materie prime e il loro elevato costo purtroppo non fanno vedere all’orizzonte un cambiamento marcato dei prezzi di listino. La maggior parte delle case automobilistiche offre ai clienti/consumatori due possibilità per gestire la vita della batteria. Il noleggio e l’acquisto.

Con il noleggio si paga una cifra mensile prestabilita e in cambio la ditta si impegna a sostituire senza costi aggiuntivi la batteria qualora ce ne fosse necessità. L’altra opzione è l’acquisto, questa modalità prevede un esborso di denaro immediato per una cifra che può andare anche fino ai 10’000 €. Un costo certamente non basso che il più delle volte spaventa i possibili interessati a compiere il passo verso l’auto elettrica.

Come funziona la ricarica di un’auto elettrica?

La ricarica, come dice la parola stessa, non è altro che la ricarica degli anodi degli elettroni persi durante la fase di utilizzo. La ricarica di una batteria auto elettrica avviene solitamente attraverso dei trasformatori che trasformano la corrente alternata di casa in corrente continua necessaria al funzionamento della batteria. Se la fonte di carica è ad alta potenza e già in corrente continua come le colonnine di ricarica rapida da oltre 50 kW la ricarica sarà diretta alla batteria senza passare per il trasformatore. Sempre più auto supportano la ricarica rapida e questo è un vantaggio soprattutto in caso di viaggi lunghi per ricaricare l’auto in colonnine adatte senza fare soste di parecchi minuti.

Smaltimento e riciclo della batteria

Questo purtroppo è uno dei tasti più dolenti in assoluto per le auto elettriche, le batterie hanno una durata limitata, spesso molto inferiore a quella di un motore termico tradizionale. Per rendere veramente green e vantaggiose a livello economico su larga scala ed ecosostenibili nel lungo periodo le auto elettriche si stanno sviluppando e studiando metodo di riciclo dei materiali che possano in qualche modo limitare lo spreco di risorse naturali ed economiche. Alcuni centri si stanno specializzando nel recupero dei materiali presenti nelle batterie come Nichel e Cobalto. Altre soluzioni di riutilizzo al momento prevedono quella di utilizzare le batterie non più efficienti (il discorso della percentuale che ti facevo prima) per alimentare installazioni stradali come i lampioni o per immagazzinare energia di pannelli solari.

Se l’innovazione in questo specifico campo andrà avanti spedita i costi ambientali ed economici di tutto il processo produttivo saranno sicuramente abbattuti. Questo punto è molto importante e andrà ad impattare direttamente sul mercato verso il cliente sotto molteplici aspetti, primo fra tutti quello economico seguito dal fattore morale di una scelta che molti ancora vedono come solo uno spostamento del problema dell’inquinamento.