Auto ibride: differenze tra i modelli in commercio

E’ inevitabile affrontare l’argomento delle auto ibride: oggi, chiunque sia intenzionato a comprare un’automobile nuova, dovrà scegliere tra intere gamme di veicoli a zero emissioni, con motori ibridi di diverso livello, o con motori a benzina/a gas sempre più efficienti. Attualmente, i concetti da tenere a mente quando si vuole investire su un prodotto di questo tipo, sono:

1. chiarezza sulle differenze tra le tipologie di auto ibride in commercio, al fine di scegliere quella più adatta alle proprie esigenze e al contesto urbano corrente
2. lungimiranza nel considerare per quanto tempo, all’incirca, la nuova auto acquistata verrà sostituita, in base all’utilizzo fatto con le auto precedenti. Quest’ultimo punto è molto importante: se da un lato comprare un’auto a combustione interna risulta, ad oggi, più conveniente di acquistarne una ibrida (in termini di costo), dall’altro si rischia di essere costretti a cambiarla prima del previsto. Infatti, sembra che l’ingresso nel mercato delle auto con motore elettrico, sia stato anticipato rispetto ai pronostici. Quindi è logico pensare che l’abbandono del settore automobilistico specializzato in motori a combustibile fossile, potrebbe verificarsi prima delle date indicate:

Hybrid Electric Vehicle (HEV): definizione di auto ibrida

Tecnicamente, le auto ibride dispongono sia di un motore tradizionale (ICE), sia di uno o più motori elettrici. Il motore elettrico è alimentato da batterie a litio che si possono ricaricare tramite il motore a benzina, oppure sfruttando l’energia generata in fase di decelerazione, grazie ai moderni sistemi di recupero energetico (freni rigenerativi). Essi recuperano e convertono l’energia dissipata durante l’azionamento dei freni, in energia elettrica da immagazzinare all’interno della batteria a bordo. In questo modo si assicura un aumento dell’autonomia totale del veicolo. Tutto il processo viene gestito dalla centralina dell’auto.

Da questa definizione, appare evidente quanto sia improprio associare il concetto di “zero emission” alle auto ibride: esse non sono quasi mai totalmente a “zero emissioni”, sebbene in determinate condizioni e per alcuni modelli, è possibile viaggiare solo in elettrico.

Non tutti i mezzi HEV a doppia alimentazione (benzina ed elettrico) sono uguali: vediamo le differenze tra le varie tipologie in base al loro grado di ibridazione.

Mild hybrid electric vehicle (mHEV): l’ibrido leggero

Nelle auto con impianto ibrido leggero il motore termico è quello principale, supportato da un motore elettrico leggero e compatto, alimentato da una piccola batteria. Il motore elettrico funge, quindi, da booster: non è abbastanza potente da alimentare l’auto da solo (potenze inferiori a 20 kW) ma, in qualità di supporto al motore a combustione, diminuisce i consumi di carburante e fornisce una maggiore coppia a bassi regimi. Infatti, si attiva principalmente durante la fase di partenza del veicolo.

I vantaggi di questo tipo di impianto propulsivo sono:

• l’energia che si recupera nella fase di frenata permette di ricaricare la batteria senza intervento esterno
• la potenza offerta dal motore elettrico, seppur abbastanza limitata, garantisce la riduzione dei consumi di carburante e di emissioni nocive rispetto ad un’auto convenzionale (del 5-10% in media)
• se il motore termico è ad altissima efficienza, il peso complessivo dell’impianto propulsivo risulta inferiore a quello delle auto con grado di ibridazione maggiore, perché la batteria del mHEV ha dimensioni più ridotte (e quindi ridotte potenze: capacità batteria di 1,5/3 kWh)
• sono automobili che hanno prezzi ridotti e non sono molto pesanti

Strong/Full Hybrid Electric Vehicle (s/fHEV)

Nei veicoli con questa tecnologia, il motore a benzina e quello elettrico sono indipendenti tra loro: in determinate condizioni, è un’auto che può funzionare azionando soltanto uno dei due motori o una combinazione di entrambi. Infatti, alle basse velocità (fino a 50 km/h) e nelle brevi distanze (dai 3 ai 5 km), è possibile effettuare una propulsione completamente elettrica (appunto full). Rispetto al caso mild hybrid, questo è un vantaggio, specialmente per chi utilizza l’auto soprattutto in città.

E’ uno dei motivi per cui le full hybrid sono le auto ibride più presenti sul mercato.

Alimentazione del motore elettrico: l’elettricità necessaria a mettere in funzione il motore elettrico è prodotta dal motore a combustione.

Plug-in Hybrid Electric Vehicle (pHEV): le auto con ricarica esterna

Dal punto di vista tecnologico, il sistema di alimentazione plug-in è simile al full hybrid: la combinazione è quella di un motore elettrico con uno a benzina (o diesel). Si conferma, anche in questo caso, la capacità dell’impianto propulsivo di funzionare esclusivamente a batteria, solo gas o combinando entrambe le modalità.

Come suggerisce il nome (plug-in=collegare), i veicoli pHEV devono essere collegati alla presa di una stazione elettrica esterna per ottenere il ripristino a pieno carico delle batterie che alimentano il motore elettrico. Ciò significa che, a differenza delle auto full hybrid e mild hybrid, non è possibile eseguire una ricarica completa esclusivamente tramite il generatore di bordo. Infatti, il motore a combustione è predisposto per ricaricare la batteria nel caso in cui, durante il funzionamento full electric, la potenza del motore elettrico non dovesse essere sufficiente.

Oltre a questa caratteristica, ci sono differenze anche nelle prestazioni rispetto alle auto s/fHEV:

• grazie ad un motore elettrico più potente e munito di batterie più capienti, le auto plug-in consentono di raggiungere velocità maggiori (fino a 130 km/h) e distanze più lunghe (circa 40-50 km) sfruttando solo la potenza elettrica
• le batterie possono essere ricaricate esattamente come nelle automobili elettriche

Altre importanti considerazioni che chiariscono perchè il plug-in hybrid è, attualmente, il sistema più performante:

• Zero emissioni quando il motore termico non viene impiegato
• assenza di problemi legati all’autonomia
• non sono previsti costi aggiuntivi rispetto alle ibride standard
• maggiori opzioni di ricarica per il motore elettrico
• l’unico inconveniente di questo sistema potrebbe essere il peso del pacco-batterie (capacità media di circa 8-12 kWh) rispetto alle auto ibride full e mild hybrid

Extended-Range Electric Vehicles (e-rEV): le auto elettriche con autonomia estesa

All’inizio dell’articolo si è accennato al contesto urbano corrente come parametro di scelta difronte alle tipologie di auto ibride disponibili. Nel caso in cui si volessero saltare tutti gli step intermedi acquistando direttamente un’auto totalmente elettrica, bisogna considerare che:

• la maggior parte dei modelli alimentati solo da batterie riescono a coprire in media 160 km al massimo
• le auto elettriche di prima commercializzazione non si prestano a spostamenti di maggiore distanza a causa della carenza di una rete capillare di ricarica
• il costo iniziale della vettura e quello della manutenzione delle batterie sono ancora molto alti

Insomma, a parte il costo dell’auto, ci si sentirebbe costantemente esposti al rischio di rimanere senza energia. Le auto e-rEV sono la soluzione perfetta per sopperire ad un eventuale gap energetico: sono veicoli elettrici a batteria che includono un piccolo motore ausiliario a combustione di bassa cilindrata, col solo scopo di ricaricare la batteria (comunque ricaricabile anche da una presa di corrente). Quando le batterie stanno per scaricarsi (dopo circa 80km), si attiva il motore termico che permette di muoversi fino a 483 km in più (autonomia estesa) per raggiungere la più vicina stazione di ricarica elettrica. In questo caso funziona, quindi, come una classica auto ibrida.

bEV (battery Electric Vehicle): i veicoli 100% zero emissioni

Con questa tecnologia, il motore elettrico alimentato da un grosso pacco-batteria agli ioni di litio, è l’unico protagonista della propulsione del veicolo. Esso non richiede alcun combustibile fossile. Finalmente si può affermare di aver ottenuto un veicolo che rispetta i canoni del Green Deal, garantendo zero emissioni.

La batteria si ricarica tramite una fonte di alimentazione esterna come previsto per la tipologia plug-in (in stazione pubblica o attraverso rete domestica).

La loro autonomia dipende molto dal modello di veicolo, dallo stile di guida, dalle condizioni esterne e dalla capacità della batteria. Alcuni veicoli e-rEV arrivano a garantire fino a 500 km con una sola ricarica, grazie alle batterie di elevata capacità (circa 80-90 kWh).

Fuel Cell Electric Vehicles (fcEV): auto elettriche con stack di celle a combustibile

A bordo di queste vetture il motore elettrico è alimentato da corrente generata da celle a combustibile idrogeno invece che da batterie. Ovviamente si tratta, come nel caso delle auto bEV, di propulsione che non rilascia sostanze inquinanti nell’aria, ma solo calore e vapore acqueo.

Questa è la tecnologia più promettente e verso cui si stanno concentrando le ricerche delle grandi case automobilistiche. Dopo vari prototipi, oggi sono disponibili alcuni modelli prodotti in piccola serie, a causa di ostacoli tecnici che impediscono la loro piena diffusione nel mercato. L’argomento fuel cell merita un articolo a parte, che tratteremo al meglio prossimamente, sul nostro sito web.