Veicolo elettrico a batteria

In un veicolo elettrico, la batteria, o meglio il pacco batteria, gioca un ruolo decisivo. Questo componente determina, tra le altre cose, l'autonomia, il tempo di ricarica, il peso e il prezzo di un veicolo elettrico. In questo articolo, ti guideremo attraverso tutto ciò che devi sapere sulle batterie.

Partiamo dal fatto che i veicoli elettrici utilizzano batterie agli ioni di litio. Batterie di questo tipo si trovano anche nei telefoni cellulari e nei computer portatili. Esistono diversi tipi di batterie agli ioni di litio che elaborano diverse materie prime come cobalto, manganese o nichel. Il vantaggio delle batterie agli ioni di litio è che hanno un'elevata densità energetica e una lunga durata. Lo svantaggio è che non è possibile utilizzare tutta la potenza. Scaricare completamente la batteria è dannoso. Questi temi saranno oggetto di maggiore attenzione nei paragrafi seguenti.

A differenza di un telefono o di un laptop, i veicoli elettrici hanno una batteria ricaricabile composta da un insieme di celle. Queste cellule formano un cluster che può essere collegato in serie o in parallelo. La batteria occupa molto spazio e pesa molto. Per distribuire il peso il più possibile in tutto il veicolo, la batteria è solitamente incorporata nella piastra inferiore.

Capacità

La capacità della batteria è un fattore importante per le prestazioni di un veicolo elettrico. La capacità è specificata in chilowattora (kWh). Ad esempio, la Tesla Model 3 Long Range ha una batteria da 75 kWh, mentre la Volkswagen e-Up ha una batteria da 36,8 kWh. Cosa significa esattamente questo numero?

Watt - e quindi kilowatt - indica la potenza che una batteria può produrre. Se una batteria fornisce 1 kilowatt di potenza per un'ora, è 1 kilowatt.ora energia. La capacità è la quantità di energia che una batteria può immagazzinare. I wattora vengono calcolati moltiplicando il numero di amperora (carica elettrica) per il numero di volt (tensione).

In pratica, non avrai mai a disposizione la piena capacità della batteria. Una batteria completamente scarica - e quindi che utilizza il 100% della sua capacità - è dannosa per la sua durata. Se la tensione è troppo bassa, gli elementi potrebbero danneggiarsi. Per evitare ciò, l'elettronica lascia sempre un buffer. Anche la carica completa non contribuisce alla batteria. È meglio caricare la batteria dal 20% all'80% o da qualche parte nel mezzo. Quando parliamo di una batteria da 75kWh, questa è piena capacità. Pertanto, in pratica, devi sempre fare i conti con una minore capacità utilizzabile.

temperatura

La temperatura è un fattore importante che influisce sulla capacità della batteria. Una batteria fredda comporta una significativa riduzione della capacità. Questo perché la chimica della batteria non funziona altrettanto bene a basse temperature. Di conseguenza, in inverno devi fare i conti con una gamma più piccola. Anche le alte temperature influiscono negativamente sulle prestazioni, ma in misura minore. Il calore ha un importante effetto negativo sulla durata della batteria. Pertanto, il freddo ha un effetto a breve termine, mentre il caldo ha un effetto a lungo termine.

Molti veicoli elettrici hanno un sistema di gestione della batteria (BMS) che monitora la temperatura, tra le altre cose. Il sistema spesso interviene attivamente anche attraverso il riscaldamento, il raffrescamento e/o la ventilazione.

durata della vita

Molte persone si chiedono quale sia la durata della batteria di un veicolo elettrico. Poiché i veicoli elettrici sono ancora relativamente giovani, non esiste ancora una risposta definitiva, soprattutto quando si tratta delle batterie più recenti. Ovviamente dipende anche dall'auto.

La durata è in parte determinata dal numero di cicli di carica. In altre parole: quante volte la batteria viene caricata da scarica a piena. Pertanto, il ciclo di ricarica può essere suddiviso in più ricariche. Come affermato in precedenza, è meglio caricare tra il 20% e l'80% ogni volta per prolungare la durata della batteria.

Anche una ricarica eccessivamente rapida non contribuisce a prolungare la durata della batteria. Ciò è dovuto al fatto che durante la ricarica rapida la temperatura aumenta notevolmente. Come già accennato, le alte temperature influiscono negativamente sulla durata della batteria. In linea di principio, i veicoli con un sistema di raffreddamento attivo possono resistere a questo. In generale, si consiglia di alternare la ricarica rapida e la ricarica normale. Non è che la ricarica rapida sia negativa.

I veicoli elettrici sono sul mercato da un po' di tempo. Quindi, con queste auto, puoi vedere quanto è diminuita la capacità della batteria. La produttività in genere diminuisce di circa il 2,3% all'anno. Tuttavia, lo sviluppo della tecnologia delle batterie non si ferma, quindi il grado di degrado sta solo diminuendo.

Con i veicoli elettrici che hanno percorso molti chilometri, il calo di potenza non è poi così grave. Le Tesla, che hanno percorso oltre 250.000 90 km, a volte avevano più del XNUMX% della capacità della batteria rimasta. D'altra parte, ci sono anche Tesla dove l'intera batteria è stata sostituita con meno chilometraggio.

produzione

Anche la produzione di batterie per veicoli elettrici solleva interrogativi: quanto è ecologica la produzione di tali batterie? Durante il processo di produzione accadono cose indesiderate? Questi problemi sono legati alla composizione della batteria. Poiché i veicoli elettrici funzionano con batterie agli ioni di litio, il litio è comunque una materia prima importante. Tuttavia, vengono utilizzate anche molte altre materie prime. A seconda del tipo di batteria vengono utilizzati anche cobalto, nichel, manganese e/o fosfato di ferro.

dintorni

L'estrazione di queste materie prime è dannosa per l'ambiente e danneggia il paesaggio. Inoltre, l'energia verde spesso non viene utilizzata nella produzione. Pertanto, i veicoli elettrici influenzano anche l'ambiente. È vero che le materie prime delle batterie sono altamente riciclabili. Le batterie scartate dei veicoli elettrici possono essere utilizzate anche per altri scopi. Maggiori informazioni su questo argomento nell'articolo su come i veicoli elettrici ecologici sono.

Condizioni di funzionamento

Dal punto di vista delle condizioni di lavoro, il cobalto è la materia prima più problematica. Ci sono preoccupazioni per i diritti umani durante l'attività mineraria in Congo. Parlano di sfruttamento e lavoro minorile. A proposito, questo non riguarda solo i veicoli elettrici. Questo problema riguarda anche le batterie del telefono e del laptop.

spese

Le batterie contengono materie prime costose. Ad esempio, la domanda di cobalto, e con essa il prezzo, è salita alle stelle. Il nichel è anche una materia prima costosa. Ciò significa che il costo di produzione delle batterie è piuttosto elevato. Questo è uno dei motivi principali per cui i veicoli elettrici sono più costosi rispetto ai loro equivalenti a benzina o diesel. Significa anche che una variante di modello di un'auto elettrica con una batteria più grande spesso diventa subito molto più costosa. La buona notizia è che le batterie sono strutturalmente più economiche.

Scarica

Accupercentuale

L'auto elettrica indica sempre la percentuale di carica della batteria. Si chiama anche Stato di carica chiamato. Un metodo di misurazione alternativo è Profondità di scarico... Questo mostra quanto è scarica la batteria, non quanto è piena. Come per molti veicoli a benzina o diesel, questo si traduce spesso in una stima del chilometraggio rimanente.

L'auto non può mai dire esattamente quale percentuale di carica della batteria, quindi è consigliabile non tentare la sorte. Quando la batteria è quasi scarica, gli oggetti di lusso non necessari come il riscaldamento e l'aria condizionata verranno spenti. Se la situazione diventa davvero disastrosa, l'auto può andare solo lentamente. 0% non significa batteria completamente scarica a causa del suddetto buffer.

Carico

Il tempo di ricarica dipende sia dal veicolo che dal metodo di ricarica. Nel veicolo stesso, la capacità della batteria e la capacità di carica sono decisive. La capacità della batteria è già stata discussa in precedenza. Quando la potenza è espressa in kilowattora (kWh), la capacità di carica è espressa in kilowatt (kW). Si calcola moltiplicando la tensione (in ampere) per la corrente (volt). Maggiore è la capacità di ricarica, più veloce sarà la ricarica del veicolo.

Le stazioni di ricarica pubbliche convenzionali vengono caricate con 11 kW o 22 kW AC. Tuttavia, non tutti i veicoli elettrici sono adatti per la ricarica a 22 kW. I caricabatterie a ricarica rapida vengono caricati con corrente costante. Ciò è possibile con una capacità di sollevamento molto più elevata. I Supercharger Tesla caricano 120kW e i caricabatterie veloci Fastned 50kW 175kW. Non tutti i veicoli elettrici sono adatti alla ricarica rapida con una potenza elevata di 120 o 175 kW.

Stazioni di ricarica pubbliche

È importante sapere che la ricarica è un processo non lineare. La ricarica all'ultimo 20% è molto più lenta. Questo è il motivo per cui il tempo di ricarica viene spesso indicato come ricarica all'80%.

Il tempo di caricamento dipende da diversi fattori. Un fattore è se si utilizza la ricarica monofase o trifase. La ricarica trifase è la più veloce, ma non tutti i veicoli elettrici sono adatti a questo. Inoltre, alcune case utilizzano solo una connessione monofase invece di una trifase.

Le normali stazioni di ricarica pubbliche sono trifase e sono disponibili in 16 e 32 ampere. La ricarica (dallo 0% all'80%) di un veicolo elettrico con una batteria da 50 kWh richiede circa 16 ore con stazioni di ricarica a pile da 11 A o 3,6 kW. Ci vogliono 32 ore con stazioni di ricarica da 22 ampere (pali da 1,8 kW).

Tuttavia, può essere fatto ancora più velocemente: con un caricabatterie rapido da 50 kW, ci vorranno poco meno di 50 minuti. Al giorno d'oggi esistono anche caricabatterie rapidi da 175 kW, con i quali una batteria da 50 kWh può essere caricata anche fino all'80% in XNUMX minuti. Per ulteriori informazioni sulle stazioni di ricarica pubbliche, consulta il nostro articolo sulle stazioni di ricarica nei Paesi Bassi.

Ricarica a casa

È anche possibile ricaricare a casa. Le case leggermente più vecchie spesso non hanno una connessione trifase. Il tempo di ricarica, ovviamente, dipende dalla forza attuale. Con una corrente di 16 ampere, un'auto elettrica con una batteria da 50 kWh si ricarica del 10,8% in 80 ore. Con una corrente di 25 ampere, questo è di 6,9 ore e con 35 ampere, 5 ore. L'articolo su come ottenere la propria stazione di ricarica fornisce maggiori dettagli sulla ricarica a casa. Potresti anche chiedere: quanto costa una batteria piena? A questa domanda verrà data risposta nell'articolo sui costi della guida elettrica.

Riassumendo

La batteria è la parte più importante di un veicolo elettrico. Molti degli svantaggi di un veicolo elettrico sono associati a questo componente. Le batterie sono ancora costose, pesanti, sensibili alla temperatura e non rispettose dell'ambiente. D'altra parte, il degrado nel tempo non è poi così male. Inoltre, le batterie sono già molto più economiche, leggere ed efficienti rispetto al passato. I produttori stanno lavorando sodo per l'ulteriore sviluppo delle batterie, quindi la situazione non potrà che migliorare.