21 maggio 2019
La mobilità elettrica Volkswagen spiegata dalla A alla Z.
La mobilità elettrica Volkswagen spiegata dalla A alla Z. Con il lancio della nuova Volkswagen ID.3 l’e-mobility è ormai realtà. Quali sono i termini chiave per comprendere meglio questa rivoluzione?
L’autonomia, ovvero la quantità di chilometri che un veicolo elettrico può coprire con una carica completa della batteria, è uno degli elementi fondamentali per la diffusione dell’e-mobility. Mentre la e-Golf ha un'autonomia di 231 chilometri (WLTP), per la Volkswagen ID.3, che sarà lanciata nel 2020, questo valore potrà più che raddoppiare. Ciò perché la famiglia ID., progettata specificatamente per l’elettrico, disporrà di batterie potenti e scalabili, che potranno essere configurate con capacità diverse in grado di garantire un’autonomia tra i 330 e gli oltre 550 chilometri. Ogni cliente potrà quindi scegliere l’opzione più adatta in base alle proprie abitudini di guida.
Battery Electric Vehicle (BEV) è l’acronimo che indica i veicoli totalmente elettrici, cioè alimentati esclusivamente a batteria. Il requisito essenziale per cui un veicolo è definito elettrico è la presenza di uno o più motori elettrici (convertitore/i di energia) e di un sistema di accumulo dell'energia ricaricabile elettricamente, che può essere alimentato dall’esterno: la batteria. Oltre all’energia proveniente dalla ricarica esterna, la batteria può immagazzinare e utilizzare l'energia recuperata durante la frenata. Diversamente dai BEV, gli ibridi plug-in (PHEV) oltre a un propulsore convenzionale (benzina o Diesel) hanno anche un motore elettrico.
Il CCS (Combined Charging System, sistema di ricarica combinato) è uno standard di ricarica per le batterie dei veicoli full electric, che combina due diversi metodi di ricarica – AC (corrente alternata) e DC (corrente continua) – in un unico connettore, il Combo 2. Il grande vantaggio è quindi la flessibilità del sistema: l’utente può effettuare agevolmente sia la ricarica “standard” in corrente alternata AC (per esempio, con la wall box a casa o mentre è al lavoro), sia la ricarica rapida in corrente continua DC presso le apposite colonnine.
Il termine decarbonizzazione significa letteralmente riduzione del carbonio. Più nel dettaglio, è la conversione a un sistema che riduce e compensa le emissioni di anidride carbonica (CO2) in modo sostenibile. L’obiettivo a lungo termine è creare un’economia globale priva di CO2. In questo scenario, aziende come il Gruppo Volkswagen devono dare il proprio contributo. Secondo l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, ovvero il Gruppo Intergovernativo sul Cambiamento Climatico), il settore dei trasporti contribuisce con circa il 14% sul totale delle emissioni di gas serra (contro il 25% del settore energetico, il 24% del settore agricoltura, foreste e territorio, il 21% del settore industriale, il 6% del settore residenziale e il 10% di altri settori) - un dato che è in aumento. Per questo le case automobilistiche sono chiamate a fare la propria parte. Questa è una delle ragioni per cui il Gruppo Volkswagen punta sull’e-mobility.
L’elettricità “green” è quella generata da fonti di energia rinnovabile o ecocompatibile: maggiore è la percentuale di elettricità “green” nel mix energetico da cui viene fornita la corrente di carica, minori sono le emissioni di CO2 di un'auto elettrica. Attraverso la propria azienda energetica Elli (Electric Life), il Gruppo Volkswagen offre in Germania energia pulita al 100% “CO2-free” (Volkswagen Naturstrom®) e proveniente da fonti rinnovabili.
Il passaggio all’e-mobility richiede nuove competenze e capacità. In quest’ottica il Gruppo Volkswagen ha avviato un imponente programma di formazione: tutti i collaboratori dello stabilimento di Zwickau (Germania), dove sarà prodotta la ID.3, conseguiranno qualifiche aggiuntive attraverso varie iniziative, che vanno dalle sessioni informative ai test pratici all’interno del training center per l’e-mobility. 1.500 tecnici riceveranno una preparazione specifica sulla corrente ad alta tensione. Il programma formativo sarà esteso ai collaboratori delle altre sedi di produzione MEB.
Guidare un’auto elettrica è un’esperienza positiva, assolutamente diversa ma con la quale si entra subito in confidenza. Il posizionamento della batteria al centro del veicolo favorisce una distribuzione ottimale dei pesi che, insieme al baricentro basso, consente un comportamento di marcia equilibrato. Dal momento che la coppia massima è disponibile subito, alla pressione dell’acceleratore, lo spunto è immediato e garantisce un elevato dinamismo. Infine, essendo il cambio monomarcia – non ci sono le marce – la guida di una vettura elettrica risulta estremamente fluida.
Agevolare la diffusione dell’e-mobility significa anche lavorare sull’infrastruttura di ricarica. IONITY, azienda co-fondata dal Gruppo Volkswagen, sta attualmente creando una rete europea di stazioni di ricarica ultrarapida, le cosiddette stazioni HPC (High Power Charging), che offrono una capacità fino a 350 kW. Grazie a queste caratteristiche sarà possibile ricaricare la batteria dei modelli della famiglia ID. all’80% a 125 kW in appena 30 minuti. Entro il 2020 saranno attivate 400 stazioni IONITY in tutta Europa, ciascuna dotata da un minimo di due a un massimo di dodici colonnine.
L’offensiva elettrica del Gruppo Volkswagen inizierà con i modelli della famiglia Volkswagen ID., progettati specificatamente per l’e-mobility, che sfruttano tutto il potenziale di questa tecnologia. Autonomie elevate, prestazioni di guida dinamiche e un livello di connettività completamente nuovo e tanto spazio a bordo. Il primo modello in assoluto sarà la compatta ID.3, prodotta a Zwickau dalla fine del 2019. Seguiranno la ID. BUZZ, la berlina ID. VIZZION e i SUV ID. CROZZ e ID. ROOMZZ. In futuro l’offerta elettrica coprirà tutti i segmenti – dalle compatte ai minivan.
Grazie alla sua elevata densità energetica, la batteria agli ioni di litio è la migliore soluzione attualmente disponibile, adottata da diversi anni su tutti i modelli “e” del Gruppo. Per produrre le celle batteria destinate alle auto elettriche sono necessarie cinque materie prime: la grafite, utilizzata nell’anodo; nichel, cobalto e manganese, che trovano invece impiego nel catodo insieme, appunto al litio – presente anche nell’elettrolita. Al momento, il litio è considerato un portatore di carica ineguagliabile e insostituibile, dato che nessun altro elemento offre caratteristiche analoghe e adatte allo scopo. Dal 2017 il Gruppo Volkswagen ha integrato lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio nelle attività del Centro di Eccellenza di Salzgitter, responsabile per tutte le celle batteria del Gruppo Volkswagen. I pacchi batteria sono assemblati principalmente nell’impianto di Braunschweig.
Tutti i modelli della famiglia ID. si basano sulla piattaforma modulare MEB (dal tedesco Modulare E-Antriebs-Baukasten) del Gruppo Volkswagen. La MEB è stata sviluppata appositamente per le auto elettriche e sfrutta appieno le possibilità tecniche offerte dall’e-mobility, che si traducono in maggiore autonomia, comportamento di guida dinamico, un livello di connettività senza precedenti e soprattutto una grande flessibilità in termini di design, sia per gli esterni, sia per gli interni. Allo stesso tempo, la MEB getta le basi per rendere l’auto elettrica accessibile a tutti (Electric for all). Entro il 2028 fino a 15 milioni di auto elettriche in tutto il mondo saranno costruite su base MEB, e ciò genererà significative economie di scala.
La coppia è un valore importante nella progettazione dei motori. Si misura in Newton metri (Nm) e rappresenta la forza del motore perpendicolare alla distanza formata dal braccio della leva. Poiché un motore elettrico non necessita di un cambio manuale, la coppia massima si raggiunge non appena si preme l’acceleratore.
L’elettrico rappresenta la grande opportunità per il passaggio a una mobilità sostenibile. Il requisito fondamentale per centrare l’obiettivo è considerare l’intero ciclo di vita di un veicolo - dall’approvvigionamento dei materiali alla produzione (inclusa quella delle celle batteria), fino al riciclo delle batterie - e lavorare di conseguenza. Il target del Gruppo Volkswagen è lo status di azienda “carbon neutral” entro il 2050, e in quest’ottica è stato sviluppato un programma di decarbonizzazione che si può riassumere in tre step: ridurre le emissioni di CO2 in modo efficiente e sostenibile; utilizzare energia proveniente da fonti rinnovabili; compensare le emissioni inevitabili con la partecipazione a progetti di protezione ambientale. Questa filosofia viene estesa anche ai fornitori. In questo senso, la mobilità elettrica è l’unica soluzione davvero coerente per contribuire in modo concreto al raggiungimento degli obiettivi fissati dagli Accordi sul Clima di Parigi.
Un ibrido plug-in (PHEV) è un veicolo con due motori, uno elettrico e uno a combustione. La ricarica delle batterie delle ibride plug-in avviene tramite la connessione alla rete elettrica (Plug-in significa, letteralmente, “attaccare la spina”). Va distinto dalle auto ibride cosiddette HEV (Hybrid Electric Vehicle), rifornite ai distributori di carburante (benzina o Diesel) e in cui il motore elettrico è alimentato esclusivamente da quello termico, con una conseguente autonomia full electric estremamente ridotta, fino a un massimo di circa 5 chilometri a basse velocità. Il vantaggio del PHEV è quindi la possibilità di percorrere distanze tra i 60 e gli 80 chilometri a zero emissioni, in modalità elettrica. La presenza del motore a combustione dà la possibilità di affrontare distanze più lunghe anche quando la batteria è scarica.
La tecnologia delle auto elettriche è ormai matura per l’uso quotidiano. Gli ostacoli principali alla diffusione dell’e-mobility sono tre: il prezzo d’acquisto, l’autonomia e i tempi di ricarica. Volkswagen risponde lanciando sul mercato un’auto accessibile a molti, la ID.3, con un prezzo inferiore ai 30.000 Euro, che offre autonomie elevate (da 330 a oltre 550 km nel ciclo WLTP) e tempi decisamente ridotti per la ricarica. Contestualmente l’infrastruttura si sta diffondendo in maniera capillare, e anche le lunghe distanze non rappresenteranno un problema grazie a progetti come IONITY che prevedono l’installazione di colonnine per la ricarica ultrarapida lungo le principali autostrade europee.
Il recupero dell’energia - noto anche come frenata rigenerativa - è l’accumulo dell'energia cinetica rilasciata durante la fase di frenata, che viene immagazzinata per un uso successivo. I conducenti di vetture elettriche come la e-Golf possono determinare l’“intensità” del recupero dell’energia frenante. La decelerazione massima consente un alto livello di recupero, mentre quella minima uno evidentemente inferiore. Naturalmente sulle lunghe distanze l'effetto è minore rispetto a quello del traffico urbano, dove il numero di frenate è inferiore. Più il processo di frenata è fluido, maggiore è la percentuale di energia frenante rigenerata.
La tecnologia delle celle batteria allo stato solido è considerata l’approccio più promettente per un’ulteriore evoluzione dell’e-mobility. Con una batteria allo stato solido, per esempio, l’autonomia di una e-Golf passerebbe dagli attuali 231 (WLTP) a circa 750 chilometri. Rispetto alle batterie impiegate oggi, questa tecnologia offre una densità energetica ancora più elevata, più sicurezza, migliori capacità di ricarica rapida e minori ingombri. Con le stesse dimensioni di un pacco batteria attuale, una batteria allo stato solido consentirebbe autonomie pari a quelle dei veicoli alimentati con propulsori tradizionali. Nel 2019 il Gruppo Volkswagen ha fondato una joint venture con QuantumScape Corporation - una start-up della Stanford University - per promuovere la ricerca, la produzione e la commercializzazione di batterie allo stato solido.
Il termine Tank-to-Wheel (TTW) si riferisce a una parte della catena energetica di un veicolo, quella che va dal momento in cui l’energia viene assorbita (punto di ricarica / pompa del carburante) al momento in cui viene rilasciata (la marcia): TTW descrive quindi l'utilizzo del carburante o dell’energia e le relative emissioni durante la guida. Il termine Well-to-Tank (WTT) è invece riferito alla fase dell'approvvigionamento - dalla produzione della fonte di energia (benzina, Diesel, elettricità, metano) al rifornimento (e comprende quindi il trasporto fino al punto di ricarica o alla pompa del carburante). Nell’era dell’e-mobility e della decarbonizzazione si adotta sempre più un approccio olistico che considera l'intero ciclo energetico e tutte le emissioni di gas serra legate a una fonte di alimentazione, generate attraverso la produzione, la fornitura e l'effettivo utilizzo. Il termine corretto per definire l’intero processo è Well-to-Wheel (WTW) e include quindi Well-to-Tank (WTT) e Tank-to-Wheel (TTW).
Entro il 2030 oltre il 65% della popolazione mondiale vivrà in zone ad alta densità urbana e l’impatto più significativo ricadrà sull’ambiente. Per questo il Gruppo Volkswagen sta portando avanti una strategia specifica per la mobilità urbana, che considera vari aspetti: nuovi prodotti, un nuovo concetto di mezzo di trasporto e una nuova idea di mobilità, sempre più in condivisione. Tutto, rigorosamente, a zero emissioni. Car sharing, quindi, ma non solo: sono infatti attivi diversi progetti legati alla micromobilità, i cosiddetti spostamenti dell’ultimo miglio. Ci sta lavorando in particolare il brand SEAT, con l’obiettivo di ottimizzare i flussi di traffico e ridurre la densità veicolare, a tutto vantaggio della vivibilità delle città.
I sistemi che utilizzano le batterie dei veicoli elettrici come “riserve energetiche” per l'intera rete elettrica sono chiamati Vehicle-to-Grid (V2G). Se necessario, l'energia proveniente dalle auto elettriche può essere reimmessa nella rete. L'e-mobility può così contribuire a incrementare la quota di rinnovabili nel mix energetico. Ciò richiede l’impiego di caricatori bidirezionali, in grado di immettere nuovamente elettricità nella rete. Inoltre, le perdite di conversione nella trasformazione da corrente continua (DC, batteria) a corrente alternata (AC, rete) dovrebbero essere minimizzate in anticipo.
Una wall box è una stazione di ricarica compatta da fissare al muro, che può essere utilizzata con una maggiore capacità di ricarica (11-22 kW), risultando così decisamente più pratica rispetto alle tradizionali prese domestiche.
Uno Zero Emission Vehicle (ZEV) è un'auto elettrica che non emette CO2 nel ciclo Tank-to-Wheel (TTW), in presenza di una rete di ricarica interamente alimentata da energia rinnovabile. I veicoli a zero emissioni sono il requisito fondamentale per una completa decarbonizzazione, che include anche la produzione.
Fonte: Volkswagen AG
