Comprendere la capacità di una batteria per auto elettrica
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L'energia di una batteria per auto elettrica dipende dalla capacità e dal numero di celle agli ioni di litio di cui è composta, ma varia anche in base alle condizioni di utilizzo. La sfida consiste nel trovare il giusto equilibrio tra capacità, facilità di ricarica, ingombro e dispositivi volti a migliorare l'efficienza energetica.
a cura di Grouppo Renault
Perché i nostri smartphone non riescono a funzionare per più di un giorno o due senza essere ricaricati? I consumatori chiedono dispositivi sempre più sottili, il che costringe i produttori a integrare batterie di dimensioni ridotte.
La questione è simile nel settore dei veicoli elettrici, dovel'autonomia di un'auto elettrica è in gran parte correlata alla capacità della sua batteria.
Ma lo spazio disponibile non è espandibile all’infinito! La sfida consiste quindi nel trovare il modo di massimizzare la capacità senza compromettere l’abitabilità, il comfort, il peso o il comportamento dinamico dell’auto.
La batteria di un’auto elettrica è costituita da un insieme di moduli, a loro volta composti da singole celle. È all’interno di queste celle, che fungono da veri e propri accumulatori di energia, che avvengono le reazioni elettrochimiche che consentono alla batteria di erogare o accumulare energia elettrica.
Migliorare la capacità della batteria di un’auto elettrica
Per aumentare la capacità di una batteria per auto elettrica senza aumentarne il volume, si può innanzitutto intervenire sulla composizione chimica degli elettrodi delle celle, in modo che siano in grado di immagazzinare una maggiore quantità di energia. L’altra possibilità consiste nell’ottimizzare la disposizione dei moduli all’interno del volume della batteria per massimizzare lo spazio dedicato alle celle.
È quanto ha fatto, ad esempio, il reparto di ingegneria della Renault quando ha sviluppato la batteria Z.E. 50 montata sulla Nuova ZOE: a parità di ingombro, il nuovo gruppo offre un’autonomia superiore del 20% rispetto alla generazione precedente!
Oltre alla capacità nominale, l’autonomia di un’auto elettrica è influenzata anche dai parametri di funzionamento della batteria. Il freddo, ad esempio, aumenta la resistenza interna delle celle della batteria agli ioni di litio, riducendo leggermente l’energia e la potenza disponibili.
Dalla capacità all’autonomia effettiva
Per ovviare a questa caratteristica, propria degli accumulatori elettrochimici in generale, è possibile integrare sistemi di regolazione termica incaricati di portare le celle al loro intervallo di temperatura ottimale. Questi dispositivi contribuiscono a mantenere un livello di prestazioni ottimale, anche in pieno inverno, in particolare quando la potenza del motore elettrico è elevata.
La riduzione dell'autonomia riscontrata a bordo di un veicolo elettrico quando fa freddo è dovuta principalmente alle esigenze legate al comfort termico dell'abitacolo. Mentre i veicoli termici soddisfano tale esigenza grazie al calore emanato dal motore, il veicolo elettrico deve invece utilizzare l'energia della propria batteria.
Capacità e durata
L'evoluzione progressiva della composizione chimica interna delle celle provoca infine un fenomeno di usura che, col passare del tempo e con il susseguirsi dei cicli di ricarica, finisce per ridurre la capacità effettiva della batteria.
L'invecchiamento dipende dall'intensità di utilizzo, ma in genere si ritiene che una batteria soddisfi i criteri richiesti nel settore automobilistico per almeno dieci-quindici anni. Oltre tale periodo, la batteria può essere riutilizzata per altre applicazioni meno esigenti: si parla allora di “seconda vita”, con scenari quali lo stoccaggio stazionario di energia.
Il riciclaggio, invece, sarà introdotto solo anni dopo.