Come funziona la batteria di un'auto elettrica?
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Una batteria agli ioni di litio alimenta qualsiasi tipo di veicolo elettrico. Fin dall'inizio si è affermata come una tecnologia di riferimento nel mercato dei veicoli elettrici. Come funziona? Gli specialisti della rete IZI by EDF ti forniranno informazioni aggiornate sul funzionamento, le caratteristiche, i vantaggi e gli svantaggi di una batteria per veicoli elettrici.
Riassunto
Come funziona la batteria di un veicolo elettrico?
Se una locomotiva utilizza benzina o diesel come energia, ciò non si applica ai veicoli elettrici. Sono dotati di una batteria con diversa autonomia, che deve essere caricata presso una stazione di ricarica.
Qualsiasi veicolo elettrico è in realtà dotato di diverse batterie:
- Batteria aggiuntiva;
- E una batteria da trazione.
Qual è il loro ruolo e come funzionano?
Batteria aggiuntiva
Come una termocamera, un veicolo elettrico ha una batteria aggiuntiva. Questa batteria da 12 V viene utilizzata per alimentare gli accessori per auto.
Questa batteria garantisce il corretto funzionamento di varie apparecchiature elettriche, quali:
- Alzacristalli elettrici;
- Radio ;
- Vari sensori di un veicolo elettrico.
Pertanto, un malfunzionamento della batteria ausiliaria di un veicolo elettrico può causare determinati guasti.
Batteria di trazione
L'elemento centrale di un veicolo elettrico, la batteria di trazione, svolge un ruolo essenziale. Infatti, immagazzina l'energia caricata nella stazione di ricarica e fornisce energia al motore elettrico durante il viaggio.
Il funzionamento di una batteria di trazione è piuttosto complesso, quindi questo elemento è uno dei componenti più costosi di un veicolo elettrico. Questo costo sta attualmente ostacolando anche lo sviluppo dell'elettromobilità in tutto il mondo. Alcuni concessionari offrono un contratto di noleggio di batterie di trazione quando acquistano un veicolo elettrico.
La batteria agli ioni di litio è di gran lunga il tipo di batteria più utilizzato nei veicoli elettrici. Grazie alla sua durata, prestazioni e livello di sicurezza, è davvero la tecnologia di riferimento per la maggior parte dei produttori.
Tuttavia, esistono diversi tipi di batterie per veicoli elettrici:
- batteria al nichel cadmio;
- batteria al nichel-idruro metallico;
- Batteria al litio;
- Batteria agli ioni di litio.
Tabella riassuntiva dei vantaggi delle diverse batterie per veicoli elettrici
| Diversi tipi di batterie | Vantaggi |
| Nichel cadmio | Batteria leggera con un'eccellente durata. |
| Nichel metallo idruro | Batteria leggera con basso inquinamento e alta capacità di accumulo di energia. |
| litio | Carica e scarica stabili. Alta tensione nominale. Massa significativa e densità di energia volumetrica. |
| Ioni di litio | Elevata energia specifica e volumetrica. |
Tabella riassuntiva degli svantaggi delle varie batterie per veicoli elettrici
| Diversi tipi di batterie | Limitazioni |
| Nichel cadmio | Poiché il livello di tossicità del cadmio è molto elevato, questo materiale non viene più utilizzato. |
| Nichel metallo idruro | Il materiale è costoso. Il sistema di raffreddamento è necessario per compensare l'aumento di temperatura in proporzione al carico. |
| litio | Il riciclaggio del litio non è ancora completamente padroneggiato. Dovrebbe esserci una gestione automatizzata dell'alimentazione. |
| Ioni di litio | Problema di infiammabilità. |
Prestazioni della batteria
La potenza del motore elettrico è espressa in kilowatt (kW). Un kilowattora (kWh), d'altra parte, misura l'energia che la batteria di un veicolo elettrico può fornire.
Puoi confrontare la potenza di un motore termico (espressa in cavalli vapore) con la potenza di un motore elettrico espressa in kW.
Tuttavia, se vuoi investire in un veicolo elettrico con la durata della batteria più lunga, dovrai passare alla misurazione del kWh.
La durata della batteria
A seconda del modello del tuo veicolo elettrico, la sua autonomia può essere in media da 100 a 500 km. Infatti, una batteria scarica è sufficiente per il semplice uso quotidiano di un veicolo elettrico per accompagnare i bambini a scuola o per lavorare nelle vicinanze. Questo tipo di trasporto è più economico.
Oltre ai modelli entry-level o di fascia media, ci sono anche modelli di fascia alta che sono molto più costosi. Il prezzo di queste auto è largamente influenzato dalle prestazioni della batteria.
Tuttavia, questo tipo di veicolo elettrico può percorrere fino a 500 km a seconda del tuo stile di guida, del tipo di strada, delle condizioni meteorologiche, ecc.
Per mantenere l'autonomia della tua batteria durante un lungo viaggio, i professionisti della rete IZI by EDF ti consigliano, in particolare, di scegliere una guida flessibile ed evitare accelerazioni troppo rapide.
Tempo di ricarica della batteria
I professionisti della rete IZI by EDF si occuperanno, in particolare, di installazione di stazioni di ricarica per veicoli elettrici ... Scopri tutte le soluzioni di ricarica delle batterie esistenti per il tuo veicolo elettrico con:
- Presa domestica 220 V;
- Presa di ricarica rapida per wallbox;
- E una stazione di ricarica rapida.
Presa domestica 220 V
A casa, è possibile installare una presa domestica per 220 V. Il tempo di ricarica va dalle 10 alle 13 ore. Puoi quindi caricare la tua auto durante la notte per usarla durante il giorno.
Presa di ricarica rapida per wallbox
Se scegli la presa di ricarica rapida, chiamata anche Wallbox, il tempo di ricarica sarà ridotto:
- Per 4 ore nella versione 32A;
- Per 8 o 10 ore nella versione 16A.
Stazione di ricarica rapida
Nei parcheggi condominiali o nei parcheggi di supermercati e aziende, puoi anche ricaricare la tua auto presso la stazione di ricarica rapida. Il costo di questo dispositivo è, ovviamente, il più alto.
Tuttavia, il tempo di ricarica della batteria è molto veloce: occorrono 30 minuti.
Tabella riepilogativa dei prezzi delle attrezzature per la ricarica delle batterie dei veicoli elettrici
| Tipo di attrezzatura per la ricarica della batteria | Prezzo (esclusa installazione) |
| Connettore di ricarica rapida | Circa 600 euro |
| Stazione di ricarica rapida | Circa 900 € |
Come funziona una batteria agli ioni di litio?
Il principio di funzionamento di questo tipo di batteria è complesso. Gli elettroni circolano all'interno della batteria, creando una differenza di potenziale tra i due elettrodi. Un elettrodo è negativo, l'altro è positivo. Sono immersi in un elettrolita: un liquido conduttore ionico.
Fase di scarico
Quando la batteria alimenta il veicolo, l'elettrodo negativo rilascia gli elettroni immagazzinati. Vengono quindi collegati all'elettrodo positivo tramite un circuito esterno. Questa è la fase di scarico.
Fase di ricarica
L'effetto opposto si verifica quando la batteria viene caricata in una stazione di ricarica o in una presa elettrica rinforzata compatibile. Pertanto, l'energia trasmessa dal caricabatterie trasferisce gli elettroni presenti nell'elettrodo positivo all'elettrodo negativo.
Batterie BMS: definizione e funzionamento
Il software BMS (Battery Management System) controlla i moduli e gli elementi che compongono la batteria di trazione. Questo sistema di gestione monitora la batteria e ne ottimizza la durata.
Quando la batteria si scarica, succede lo stesso con il BMS. Tuttavia, alcuni produttori di veicoli elettrici offrono un servizio di riprogrammazione BMS. Pertanto, un soft reset può tenere conto dello stato della batteria all'istante T.
Quanto è affidabile una batteria per auto elettriche?
La batteria agli ioni di litio è rinomata per la sua affidabilità. Tuttavia, fai attenzione, la modalità di ricarica, in particolare, può influire sulla sua durata. Inoltre, la durata della batteria e le prestazioni si riducono nel tempo in tutti i casi.
Quando un'auto elettrica si guasta, molto raramente la causa è la batteria. In inverno, infatti, ti accorgerai subito che la tua auto elettrica non ha problemi ad avviarsi, nonostante il freddo, a differenza di una locomotiva diesel.
Perché le batterie agli ioni di litio si deteriorano nel tempo?
Quando un veicolo elettrico percorre molti chilometri, le prestazioni della batteria degradano lentamente. Quindi sono visibili due fattori:
- Durata della batteria ridotta;
- Tempo di ricarica della batteria più lungo.
Quanto velocemente invecchia la batteria di un veicolo elettrico?
Vari fattori possono influenzare il tasso di invecchiamento di una batteria:
- Condizioni di conservazione di un veicolo elettrico (in garage, per strada, ecc.);
- Stile di guida (con un'auto elettrica, è preferibile una guida ecologica);
- Frequenza di ricarica nelle stazioni di ricarica rapida;
- Condizioni meteorologiche nell'area in cui guidi più spesso.
Come ottimizzare la durata della batteria di un veicolo elettrico?
Tenendo conto dei fattori sopra menzionati, è possibile ottimizzare la durata della batteria di trazione. In qualsiasi momento, il produttore o una terza parte di fiducia può diagnosticare e misurare lo SOH (stato di salute) della batteria. Questa misurazione viene utilizzata per valutare le condizioni della batteria.
SOH confronta la capacità massima della batteria al momento del test con la capacità massima della batteria quando era nuova.
Smaltimento: seconda vita della batteria di un veicolo elettrico
Nel settore dei veicoli elettrici problema di smaltimento della batteria agli ioni di litio nei veicoli elettrici rimane un grosso problema. Infatti, se un veicolo elettrico è più pulito di una locomotiva diesel (problema di produzione di idrocarburi) perché utilizza fonti di energia rinnovabile, l'elettricità, il recupero e il riciclaggio del litio sono un problema.
Questioni ambientali
La batteria di un veicolo elettrico può contenere diversi chilogrammi di litio. Altri materiali sono usati come cobalto e manganese. Questi tre diversi tipi di metalli vengono estratti e lavorati per l'uso nella costruzione di batterie.
litio
Due terzi delle risorse di litio utilizzate nello sviluppo delle batterie dei veicoli elettrici provengono dai deserti di sale del Sud America (Bolivia, Cile e Argentina).
L'estrazione e la lavorazione del litio richiede una grande quantità di acqua, con conseguente:
- Prosciugamento delle acque sotterranee e dei fiumi;
- Inquinamento del suolo;
- E perturbazioni ambientali, come l'aumento degli avvelenamenti e delle gravi malattie della popolazione locale.
cobalto
Più della metà della produzione mondiale di cobalto proviene dalle miniere congolesi. Questi ultimi si distinguono soprattutto in relazione a:
- condizioni di sicurezza mineraria;
- Sfruttamento dei bambini per l'estrazione del cobalto.
Ritardo nel settore del riciclaggio: spiegazioni
Se una batteria agli ioni di litio è stata venduta dal 1991 nel settore dell'elettronica di consumo, i canali di riciclaggio per questo materiale hanno iniziato a svilupparsi molto più tardi.
Se il litio non è stato inizialmente riciclato, ciò è dovuto principalmente a:
- Della sua grande disponibilità;
- Basso costo della sua estrazione;
- I tassi di raccolta sono rimasti piuttosto bassi.
Tuttavia, con l'aumento dell'elettromobilità, le esigenze di approvvigionamento cambiano rapidamente, da qui la necessità di un canale di ricircolo efficiente. Oggi, in media, viene riciclato il 65% delle batterie al litio.
Soluzioni per il riciclaggio del litio
Oggi sono pochi i veicoli elettrici obsoleti rispetto alle locomotive diesel. Ciò consente di smontare praticamente completamente i veicoli e i componenti della batteria usati.
Così, litio, alluminio, cobalto e rame possono essere raccolti e riciclati.
Le batterie non danneggiate seguono un circuito diverso. In effetti, solo perché a volte non generano più energia sufficiente per fornire prestazioni e autonomia adeguate per i conducenti, ciò non significa che non funzionino più. Così, gli viene data una seconda vita. Vengono quindi utilizzati per l'uso stazionario:
- Per lo stoccaggio di fonti energetiche rinnovabili (solare, eolica, ecc.) negli edifici;
- Per alimentare stazioni di ricarica rapida.
Il settore energetico deve ancora innovare per trovare alternative a questi materiali o per ottenerli in altri modi.
Installazione di una stazione di ricarica per auto elettriche
