di  -  lunedì 6 luglio 2009

Luglio è un mese importante per chi è interessato a viaggiare in automobile senza inquinare. Le nuove auto verdi stanno arrivando! Mitsubishi Motor sarà la prima grande industria automobilistica a cominciare la produzione di massa di una macchina totalmente elettrica: la mini-car i-MiEV.

A fine mese questo gioiellino dovrebbe essere disponibile per il governo giapponese per 48,000$. La macchina ha un’autonomia dichiarata di 160 km con una singola carica e sarà disponibile all’acquisto per tutti i cittadini giapponesi nei mesi immediatamente successivi.

I privati potranno sfruttare degli incentivi statali per portarsela a casa con “soli” 33,000$.  Seppur la prima, la Mitsubishi non è certamente l’unica grande azienda con un simile progetto. La Subaru e la Nissan, per esempio, seguono a ruota, così come l’azienda cinese BYD Auto. Altri nomi importanti rimasti finora fuori da questo campo, come la GM e la Ford stanno cominciando a produrre anch’essi automobili ibride.

Sembrerebbe quindi che il futuro fatto di automobili pulite sia ormai vicino, possiamo quindi dormire sonni tranquilli? Secondo alcuni analisti sembrerebbe proprio di no, in quanto temono che le batterie al litio presenti in queste macchine elettriche possano non essere del tutto sicure.

Nello scenario più pessimistico in assoluto, è possibile che una fuga termica, per esempio causata da un corto circuito interno alla batteria, causi un eccessivo surriscaldamento della batteria stessa, fino a portare, nel caso peggiore, all’incendio della batteria. Secondo Brian Barnett dell’Università di Cambdridge, MA, nel caso dei cellulari capita una volta ogni 5-10 milioni di celle.

Nel caso delle batterie delle automobili, però, questo numero potrebbe aumentare considerevolmente. Innanzi tutto bisogna tener conto del fatto che la tecnologia per costruire queste batterie è al momento ancora immatura, rispetto a quella per le batterie di cellulari e laptop. Nel caso dei laptop, per esempio, ricordiamo il richiamo di massa delle batterie da parte di Sony. Ed in genere i laptop hanno batterie a 6 celle.

Nel caso delle macchine le batterie saranno più probabilmente a 75 o 80 celle, aumentando così la possibilità di incappare in problemi. Anche la potenza erogata è molto diversa, con conseguenze quindi molto maggiori. Sicuramente, non è un problema che ci si aspetta di dover affrontare molto spesso. Nonostante questo, le conseguenze potrebbero essere catastrofiche, se si considera che la macchina contiene ovviamente passeggeri e probabilmente viene utilizzata per girare in città e in luoghi affollati.

Per fortuna le aziende automobilistiche sembrano accorgersi di questo rischio e di sicuro non vogliono avere il proprio nome collegato con qualche brutto incidente. Per questo è da anni che studiano questo campo in modo molto approfondito. La Nissan, per esempio, ha collaborato con la Sony, mentre ora si avvale della collaborazione della NEC.

Per testare le sue batterie la Nissan una una “terapia d’urto”, sottoponendole a enormi stress di sbalzi di temperatura, da condizioni di temperatura elevatissima a condizioni di temperatura bassissima, e a cicli di carica scarica continui e ripetuti per settimane intere senza sosta. Inoltre ha anche un sistema per simulare un possibile urto, sottoponendo le batterie a forze estreme in diversi punti.

La Mitsubishi, per la sua i-MiEV, utilizza un sistema di sicurezza diverso, proteggendo la batteria con una gabbia di acciaio e un secondo involucro protettivo. Inoltre un computer di bordo fornirà al conducente tutte le informazioni necessarie per monitorare in tempo reale le condizioni della batteria.

Le automobili ibride attualmente sul mercato utilizzano batterie al nickel, ma si sente la necessità di un prossimo passaggio alle batterie al litio, per aumentare l’energia immagazzinata e per diminuirne il costo. Molte aziende automobilistiche, però, credono che i tempi siano ancora immaturi per riuscire ad utilizzare batterie al litio nelle automobili elettriche, come si può notare dal fatto che le Toyota Prius di terza generazione siano ancora dotate di battierie al nickel.

La Toyota, però, ha intenzione di commercializzare alcuni modelli di Prius con batterie al litio, e sta progettando un’automobile completamente elettrica con batteria al litio per il 2012. Secondo il responsabile Toyota delle macchine ibride, Koei Saga, il problema non sta nella tecnologia della batteria al litio, ma nella produzione di massa richiesta per la commercializzazione di automobili elettriche.

In questo caso, infatti, la casa produttrice deve assicurare il perfetto funzionamento e la sicurezza di milioni di batterie. Al momento la Toyota non si sente pronta di affrontare questo passo, e metterà in commercio il modesto numero di 500 unità di Prius con batteria al litio.

Siamo tutti rassegnati a cambiare la batteria del nostro cellulare o del laptop dopo un paio d’anni di utilizzo. Nel caso di un’automobile, però, la durata della batteria dovrebbe essere assicurata idealmente per almeno una decina d’anni. E non è solo la batteria in sé che può creare problemi, ma l’intero sistema di carica/scarica e il sistema di controllo della batteria sono molto complessi e vanno studiati a fondo.

Il gruppo Nissan/NEC sostiene di essere in grado di produrre batterie estremamente sicure entro l’anno 2012. Speriamo che sia vero, e che fra un paio d’anni potremo finalmente andare a lavorare con la coscienza pulita nei confronti dell’ambiente!

20 Commenti »

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  • # 1
    Gas
     scrive: 

    Senza fare polemica, ma ad oggi il concetto “macchina elettrica = macchina pulita” e’ (IMHO) azzardato: oltre alle emissioni locali (in cui le vetture elettriche risultano assolutamente pulite) occorre aggiungere anche la produzione dell’energia (quindi centrali piu’ o meno “pulite”) e sopratturro lo smaltimento delle batterie esaurite (che temo sia la parte meno pulita dell’intera questione).
    Dopo questo.. ben vengano le innovazioni legate ad esse (ad es. batterie migliori) che sicuramente porteranno vantaggi anche in altri settori.
    -Gas-

  • # 2
    nexor
     scrive: 

    “Siamo tutti rassegnati a cambiare la batteria del nostro cellulare o del laptop dopo un paio d’anni di utilizzo.”

    Beh, nei laptop forse, ma la causa maggiore sono le temperature elevate a cui sono costrette le poverine, che altrimenti (almeno per me) esaurirebbero le loro migliaia di cicli di ricarica di durata standard ben oltre il paio d’anni.
    La mia esperienza coi cellulari ad esempio è che, dopo quattro anni di ricarica ogni cinque giorni, l’autonomia del Nokia 3510i era praticamente identica ai primi mesi d’uso (una settimana circa…).
    Idem dopo quattro anni di N70 (i primi due però “stava con un’altro..”), ma lui purtroppo non è mai durato più di 3 giorni, quindi lo carico ogni due…

    Penso quindi che la tecnologia LiIon non sia poi così inaffidabile, piuttosto è delicata e suscettibile in particolare a temperature e ricariche poco accurate; un esempio mi viene sempre dai cellulari, col mio Sendo X che non solo da nuovo durava ancora meno dell’N70, ma dopo un anno scarso era peggiorato sensibilmente… Orbene, una cosa che mi insospettì fu proprio la temperatura esagerata che raggiungeva in ricarica, ed anche in usi intensivi comi i giochi 3d e registrazione video, ulteriore indizio che mi ha portato alle conclusioni di cui sopra…

    Prima di vederle usare in auto però vorrei garanzie sulla sicurezza, perché mi sembra che con questa propensione al surriscaldamento e successiva “esplosione” esse siano intrinsecamente pericolose, ma d’altronde (escludendo forse il biodiesel ed etanolo) mi pare che tutte le propulsioni alternative per automobili del futuro abbiano questa caratteristica.

  • # 3
    ax
     scrive: 

    Finalmente posso commentare un vostro articolo in modo abbastanza ragionevole visto che ho fatto qualche studio su queste cose per la tesi di laurea in ingegneria.
    Intanto molti studi sulle batterie al litio per uso mobile si sono spostati dal li-ion ai li-po ovvero litio polimeri (e non polimeri di litio come alcuni dicono che è una cavolata), questo perchè il composto polimerico in cui sono contenuti i sali di litio è solido, quindi meno infiammabile in caso di incidente e resiste meglio agli urti, non c’è il rischio di perdite ecc ecc.
    Il problema che rimane comune a tutte le soluzioni di batteria invece è di tipo termico, in 2 aspetti principali: la dissipazione di energia della batteria e il suo rendimento a sbalzi di temperatura ragionevolmente notevoli per un uso automobilistico (+/- 50°C):
    – Le batterie scaldano molto purtroppo e oltre a perdere di rendimento (il calore è tutta energia persa) possono causare surriscaldamenti tali da rendere necessario uno studio della disposizione che oltre ad essere ottimale in caso di urti, lo sia anche per il raffreddamento. Non mi sono mai informato sinceramente sui metodi di raffreddamento delle batterie delle auto elettriche attualmente in commercio, non sarebbe male se qualcuno che lo sa ci illuminasse a riguardo.
    – Ci sono diagrammi (e anche equazioni) che studiano il rendimento dei vari tipi di batteria a temperature “ad uso automobilistico” ovvero dai -10°C ai 40°C circa. Se a circa 15°C il rendimento di una batteria è il massimo, sia sopra che sotto questo valore (ma soprattutto salendo di temperatura) il rendimento può crollare anche del 15, 20% che per una macchina si traducono in moltissimi km.
    Entrambi i problemi possono essere risolti con un raffreddamento attivo tipo circuito di raffreddamento e radiatore, bisogna ricordarsi però all’avvio della vettura di non esagerare nell’utilizzo spregiudicato, proprio come non bisogna esagerare con una macchina normale quando è fredda.

    Io sono molto convinto che le auto elettriche possono essere un futuro molto interessante, specie se dotate di una soluzione ibrido serie, ovvero motore elettrico che spinge la vettura e motore termico a basso impatto ambientale che ricarica le batterie senza mai subentrare nella generazione del moto della vettura.

    @ gas:
    I dibattiti sull’inquinamento reale delle auto elettriche andrà avanti troppo, forse perchè nessuno dà dei valori reali di inquinamento della produzione di tali mezzi. Io a suo tempo avevo trovato un LCA (life cycle assessment, ovvero quanto inquina un oggetto da quando è prodotto a quando è smaltito) e paragonato ad un LCA di una vettura normale un reale minore inquinamento si vede, specie se le fonti energetiche per l’energia elettrica sono davvero pulite (risparmi di inquinamento anche dell’80%) e non derivate da centrali a carbone.

    Con una soluzione ibrido serie come descrivevo prima (la soluzione presente sulla Fisker Karma e sulla Chevrolet Volt per capirci) potremmo avere auto con potenze e autonomie uguali o superiori a quelli delle comuni auto moderne, con emissioni di co2 di circa 20 – 40 g/km. Ma qualcuno non vuole… pensateci…

  • # 4
    ace
     scrive: 

    MA piu che altro non mi spiego come possa costare 48.000 dollari quella merda di macchina li ( Miev ) quando con 49.900 dollari fra poco uno si potra portare a casa una

    Model S della teslamotor

    http://www.teslamotors.com/
    http://www.teslamotors.com/display_data/Spec_ModelS_EU.pdf

    poi voglio dire… ma alla Mitsubishi non hanno un desiner… e che cavolo, un cesso di carrozzeria e cerchi da 13 pollici, va bè irreali, mi sembra una presa per i fondelli

  • # 5
    Ray_of_Light
     scrive: 

    La chimica prevalente per le batterie al litio, nelle batterie per laptop e cellulari, utilizza il litio sotto forma di cobaltite. Durante il ciclo di carica della batteria vi è il passaggio da forma amorfa a quella cristallina di questo materiale, e viceversa durante la scarica. La cobaltite di litio, a circa 160 gradi va in autocombustione, ossia inizia a bruciare anche in assenza di ossigeno. Questo causa il noto problema di sicurezza delle batterie al litio, che richiede che le batterie immesse sul mercato contengano un circuito elettronico che apre il circuito in caso di sovraccarico elettrico o termico. Lo stesso problema esiste con le batterie Li-po, che rispetto alle batterie a litio normali hanno una differente tecnologia costruttiva che permette una corrente di scarica più elevata, ma usano gli stessi materiali. I richiami delle batterie Sony erano dovute ad un errore di saldatura al polo positivo delle singole celle della batteria, PRIMA del controller di carica e scarica; in caso di shock meccanico o termico queste batterie andavano in cortocircuito senza che la protezione elettronica potesse intervenire.
    Un altro sistema chimico, basato su un composto di Litio e manganese, viene sperimentato per le auto. Questo composto non soffre del problema di autocombustione ad alta temperatura, ha il vantaggio di poter erogare correnti maggiori, ma anche lo svantaggio di contenere meno energia per un determinato volume. Viene già utilizzato in tutti gli attrezzi portatili (trapani, eccetera) perchè in quel caso il rapporto energia – dimensione non è critico come nel caso dei laptop e dei cellulari.
    La sicurezza delle batterie al litio è una questione di scelta progettuale e di rapporti costi prestazioni.
    Saluti
    Antonio

  • # 6
    die81
     scrive: 

    qualcuno non vuole..ma per forza di cose..prima o poi saremo obbligati…speriamo solo che per allora la terra sarà ancora un posto adatto alla vita ^^

  • # 7
    Andrea
     scrive: 

    Un conto sono le macchine elettriche, che allo stato attuale dei fatti sono dei “giocattoli” o poco più.
    Un conto sono le macchine Ibride (Prius – Insight – Civic) che più che essere pulite riducono i consumi di benzina (alcune di queste macchine fanno 22-24 Km con un litro di benzina). Allo stato attuale alcune di queste auto hanno batterie che durano 8 anni da garanzia e quindi possono arrivare tranquillamente a 10.
    Poi l’effetto Eco è difficilmente calcolabile (da una parte il risparmio di benzina dall’altro lo smaltimento delle batterie)

  • # 8
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    Antonio, grazie per le precisazioni, molto interessanti.

  • # 9
    Quanto sono sicure le nuove macchine elettriche? – Appunti Digitali
     scrive: 

    […] Per approfondire consulta la fonte:  Quanto sono sicure le nuove macchine elettriche? – Appunti Digitali […]

  • # 10
    Bruskid
     scrive: 

    Gli accumulatori a litio per autotrazione non hanno futuro. Direi che è inutile parlarne oltre che acquistare veicoli che si basano su questo tipo di batteria. Il problema sono i tempi di ricarica, assolutamente poco pratici, troppo lunghi, che non è possibile abbattere. In questo senso vedo assai favorevolmente le batterie a fuel cell, si ricaricano in poco tempo, come fare un pieno di benzina, e vai si riparte, senza attese o pericolosi e critici accoppiamenti elettrici dalla altissima corrente come richiesto da una carica veloce con batterie al litio equivalenti.

  • # 11
    Alessandro
     scrive: 

    Si, ma tutto questo si traduce in ricerca, e in soldi spesi in ricerca. Soprattutto in questi anni, in cui ci sono grandi avanzamenti nelle tecnologie a livello nanoscopico. Molte batterie “da laboratorio” hanno prestazioni in ricarica e in scarica nettamente superiori a quelle attualmente in commercio, grazie all’introduzione di nuove tecniche costruttive, che impiegano di solito materiali studiati a livello nanoscopico (p.e per aumentare la superficie di contatto tra elettrodo e elettrolita, o per creare delle “vie” preferenziali per la conduzione delle cariche, in modo da evitare surriscaldamenti.)
    Inoltre, per autotrazione, vedo positivamente le batterie al magnesio, che è un elemento molto abbondante e che permette correnti di scarica molto elevate, a scapito di una riduzione dell’energia per volume, anche se non eccessiva.

  • # 12
    David
     scrive: 

    Finalmente.

    Anche se attualmente l’energia elettrica è prodotta da combustibili fossili in futuro non sarà così, non foss’altro perché detti combustibili sono tutt’altro che infiniti.
    I motori a combustione interna creano domanda di petrolio e basta, mentre i motori elettrici creano domanda di energia elettrica, che può essere prodotta in tanti modi.
    L’importante, oggi, è creare domanda di energia elettrica comunque questa venga prodotta. L’offerta inizialmente sarà quasi esclusivamente prodotta da fossili, ma con l’esaurirsi di petrolio e derivati si sposterà necessariamente sui rinnovabili.
    L’importante è iniziare.

  • # 13
    andrea
     scrive: 

    Non comprerò un auto nuova a breve, ma se tra qualche anno, quando dovrò cambiarla, non potrò comprare un auto totalmente elettrica, addio all’auto: ne fo a meno e torno alla bici!

  • # 14
    Gas
     scrive: 

    Sono d’accordo con GAS…

  • # 15
    Megalosauro
     scrive: 

    questa riflessione sulla sicurezza, lecito il dubbio per carità, ma non mi sembra poi così importante. voglio dire, non mi pare che si siano scomodate tecnologie fantascientifiche per le auto a benzina, che sostanzialmente hanno una tanica di latta attaccata sotto.

    per quanto riguarda le auto elettriche bisognerebbe iniziare a dividere il discorso motore da quello batteria, l’auto a Motore elettrico è superiore sotto ogni punto di vista, era superiore 100 anni fa. l’alimentazione del motore è delegata logicamente alle batterie, ma fortunantamente le pile si possono cambiare,aggiornare con l’evoluzione delle tecnologie intervenendo sempre sullo stesso veicolo. Mentre un motore a benzina non ha questa versatilità, si potrà mettere a gas al massimo, ma la sua tecnologia lo rende poco versatile, inefficente e destinato a diventare obsoleto 2 anni dopo.
    I materiali delle batterie sono preziosi e si riciclano tutti, le batterie possono anche metterci 5 ore per caricarsi, ma non vedo perchè non ci si possa fermare dal “batteraio” e farsi mettere la pila nuova dando la vecchia in cauzione (poi al distributore ricaricheranno con calma la pila, basta standardizzare forma e sistema di aggancio al pianale.
    Per chi continua a dire che il trasporto elettrico sposta solo l’inquinamento dall’automobile alle centrali elettriche voglio dire che ha ragione..per una minima parte, ma in realtà ha torto, perchè non pensa che i rendimento di produzione energetica di una qualsiasi centrale è enormemente più elevato un motore endotermico; anche il livello di inquinanti a parità di energia è più basso, quindi se si usa la logica appare evidente che non c’è nessun motivo per non comprare domani un auto elettrica, manca solo la volontà politica di organizzare il sistema (anche se in italia oltre la volontà probabilmente mancano anche le capacità tecnico organizzative vista l’inettitudine di quei tizi seduti in parlamento).

  • # 16
    ricky
     scrive: 

    Mai e poi mai comprerò un’auto elettrica.

  • # 17
    Ale
     scrive: 

    Ma ve l’immaginate Milano o Roma piene di auto elettriche, semi silenziose e per niente inquinanti? Quando sarà dissipata la cappa di smog sulle città più grandi, allora sì che si potrà respirare… sarà una gran cosa! Speriamo che facciano presto delle leggi per limitare l’uso di auto di vecchio genere, inquinanti, così come ci sono “disincentivazioni” adesso per i mezzi euro 0. Ma tutto questo è futuro non si sa quanto prossimo, finché ci saranno troppi interessi economici per il petrolio.

  • # 18
    MarcoPon
     scrive: 

    Solo un appunto: la prima grande industria automobilistica ad iniziare la produzione in massa di un’auto elettrica è stata la General Motors, nel 1996 (15 anni fa!), con la EV1.

  • # 19
    Francesco
     scrive: 

    Secondo me il futuro non e` delle batterie chimiche, ma di quelle a super condensatori o delle batterie a volano, tecnologie molto piu` sicure e con una piu` alta densita di carica

  • # 20
    Generoso
     scrive: 

    Secondo me la cosa necessaria e’ fare delle batterie sicure,chiuse che non lascino dispersioni nell’ ambiente,mettere anche una spia se la batteria crei problemi e perche’ no anche un ripristino dell’ elemento che si sta rompendo o si e’ rotto,si una batteria che si aggiusti da se e per quanto riguarda il rifornimento si potrebbero utillizzare dei pannelli solari per i distributori,cosi’ vanno bene si i distributori e anche noi con l’ ambiente ed economicamente,senza fare basi nucleari o cose per produrre energia in quantita’,poiche’ ne potrebbe saltare una e faremo Kenobil “2”.Per quanto riguarda invece la potenza della Autovettura si potrebbe mettere sopra il motore un’ incrementatore di energia elettrica e di intensita’ di corrente con un regolatore dei medesimi che praticamente alla decellerazione o all’ accellerazione hanno tutta l’ energia elettrica per andare piu’ piano o piu’ veloce senza pero’ compromettere che la corrente danneggi o combini danni.

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