Tutto quello che scarica la batteria del tuo veicolo elettrico

I tergicristalli lavorano senza sosta per liberare il parabrezza dalla pioggia torrenziale e i fari sono impostati al massimo della potenza per cercare di individuare gli angoli più bui della strada di campagna non illuminata. Nel frattempo è una gelida notte d’inverno ed il climatizzatore fa del suo meglio, mentre i quattro sedili riscaldati danno un po’ di conforto a te e la tua famiglia. A peggiorare le cose il sistema di navigazione ti informa che l’autonomia residua della tua auto elettrica è ben al di sotto della distanza tra te e la tua destinazione.

Cosa succede se spegni quei sedili riscaldati? Forse anche lo stereo? La temperatura del climatizzatore potrebbe probabilmente essere abbassata e se la pioggia lo permette e si può guadagnare qualche chilometro in più spegnendo i tergicristalli. I bambini potrebbero smettere di giocare con il sistema di intrattenimento del sedile posteriore, ma ciò farebbe qualche differenza?.
Magari potresti optare per una soluzione estrema e cruda, ispirandoti all’Apollo 13, spegnendo completamente il riscaldamento, scollegare tutto, rallentare e sperare di farcela.

La vera domanda alla quale quasi tutti i proprietari di veicoli elettrici vogliono comprensibilmente saperne la risposta, riguardo l’autonomia e il livello di carica della batteria è: cosa fa realmente la differenza? Si Può davvero guadagnare qualche chilometro in più viaggiando senza aria calda e spegnendo la radio?

La risposta è complicata e per questo motivo si deve imparare a tenere a mente quanto modificare un determinato parametro possa aiutare a percorrere più strada.

Ashley Fly, docente di elettrificazione dei veicoli alla Loughborough University nel Regno Unito afferma che dopo i motori di trazione, il riscaldamento e il raffreddamento del pacco batteria (e dell’abitacolo) di un’auto elettrica sono i maggiori fattori di consumo delle riserve di energia.
“L’energia richiesta dipende da molti fattori esterni, come ad esempio la temperatura e la luce solare. Il consumo energetico di riscaldamento e raffreddamento può variare da poche centinaia di watt quando la temperatura ambiente è prossima a quella ottimale, 1-2 kW quando l’ambiente è molto caldo o freddo, o anche fino a 5+ kW se il veicolo parte molto freddo e la batteria deve essere riscaldata da un riscaldatore resistivo.

Perché la temperatura della batteria è così importante? Quando la batteria è fredda, reazioni chimiche specifiche stabiliscono dei limiti di prestazioni. Per questo motivo per evitare il degrado della batteria, è necessario che raggiunga una certa temperatura prima che venga richiesta l’erogazione di potenze importanti.

Fly sottolinea che la cosa migliore da fare è preriscaldare sempre un’auto elettrica mentre è collegata al caricabatterie. In questo modo, l’elettricità di rete viene utilizzata per riscaldare la batteria e l’abitacolo, invece di consumare energia dall’auto stessa.

Una volta raggiunta una determinata temperatura preimpostata, un veicolo elettrico può mantenersi caldo utilizzando molta meno energia rispetto a quando parte da freddo. “Riscaldare un pacco batteria Tesla Model 3 a lungo raggio da zero a 20 gradi Celsius senza una pompa di calore richiede circa 2,4 kWh di energia, ovvero il 3,4% dell’energia utilizzabile dichiarata”, afferma Fry.

Punteggio dei veicoli

Il modo in cui vengono utilizzati i vari sistemi secondari di un veicolo elettrico (riscaldamento abitacolo, illuminazione, assistenza alla guida, audio, ecc.) gioca un ruolo chiave nei livelli di carica. Per approfondire il modo in cui questi sistemi influiscono sull’autonomia, al di là dell’evidente riscaldamento e raffreddamento della batteria, è necessario consultare il tasso di consumo energetico Wh/km di varie auto elettriche, partendo dalle schede tecniche dei veicoli elettrici.

Riscaldamento e raffreddamento dell’abitacolo

“Il principale utilizzo di energia secondaria di un veicolo elettrico è dato dal riscaldamento dell’abitacolo e la batteria”, afferma Matthias Tonn, ingegnere capo del programma per la Ford Mustang Mach-E.

“Quando si confronta un ICE con un EV, i sistemi secondari diventano più importanti”, afferma Clemént Heinen, responsabile degli attributi nel team di sviluppo dei veicoli di Polestar. “Mentre un’auto elettrica è azionata da un motore efficiente e da un pacco batteria, le auto ICE utilizzano il calore altrimenti sprecato generato dal motore per riscaldare l’abitacolo. Gli effetti di questi altri elementi, come il sistema di climatizzazione, diventano molto rilevanti”.

È interessante notare che i sedili riscaldati sono un modo molto più efficiente per riscaldare gli occupanti di un’auto, consumando circa 50 wattora ciascuno e “bruciando” solo 560m di autonomia per ogni ora di utilizzo.

Illuminazione

I proprietari di auto elettriche saranno felici di sapere che l’illuminazione consuma pochissima energia. L’intero sistema di illuminazione esterna di un veicolo, se utilizzato in modo tipico, rappresenta circa 48.80 wattora (Wh) di energia. Per un veicolo con un consumo energetico di 180 Wh/km, che include veicoli elettrici come Porsche Taycan 4S, Tesla Model Y Performance, Kia EV6 Long Range e Volkswagen ID.4, ciò equivale a 0,27 km/h, o solo 270 metri di autonomia per ora di guida.

Audio e Infotainment

I display di intrattenimento per auto sono sempre più utilizzati ed evoluti. Alcune auto, come la Porsche Taycan, possono essere acquistate con un massimo di cinque display digitali.

Tutto ciò assorbe molta più energia dalla batteria dell’auto rispetto ai semplici sistemi di navigazione e autoradio di pochi anni fa. Mentre una normale autoradio che riproduce musica ad alto volume potrebbe raggiungere i 100 watt di potenza, le sue esigenze sul pacco batteria sono minime: 100 Wh equivalgono a circa 0,5 km di autonomia del veicolo per ogni ora di utilizzo.

Caricatori USB (e Tergicristalli)

Le porte USB sono comuni sulla maggior parte delle auto moderne. Scollegare i dispositivi in carica per non influire sull’autonomia non serve davvero. Secondo i calcoli di Silver Power Systems, una normale porta USB per auto è responsabile di soli 9 metri di autonomia per ora di utilizzo. Questo è più o meno quanto serve per azionare un tergicristallo per 15 minuti.

Freni e sospensioni

I sistemi secondari del veicolo non si limitano a quelli presenti all’interno dell’abitacolo. L’ABS, il servofreno, il servosterzo e il compressore delle sospensioni di molte auto moderne utilizzano l’elettricità, ma solo una piccola quantità. In generale, tutti questi insieme rappresentano circa 100 wattora di consumo energetico, portando a circa mezzo chilometro di autonomia all’ora.

Resistenza e velocità aerodinamiche

“A velocità autostradale, la perdita energetica è di gran lunga maggiore con la resistenza aerodinamica”, afferma Fry. “Per una Tesla Model 3, che ha un coefficiente di resistenza aerodinamica di 0,23 e 2,22 m² di area frontale, sono necessari 9,5 kW di potenza per superare la resistenza aerodinamica. Se consideriamo anche alcune centinaia di watt per l’attrito degli pneumatici, un’efficienza combinata stimata del 90 percento dell’inverter e del motore e altre poche centinaia di watt per i computer di bordo essenziali, abbiamo bisogno di 11 kW per navigare a 70 mph.

E se l’auto fosse guidata leggermente più lentamente? Fry afferma che abbassando il controllo della velocità di crociera di soli 2 mph, a 68 mph, “la potenza di trazione si ridurrebbe di 800 watt a 8,7 kW”, in altre parole, un risparmio dell’8,4% nel consumo di energia per una riduzione del 2,6% della velocità.

Peso

L’aggiunta di passeggeri e bagagli può influire sul consumo di un’auto elettrica, ma a differenza di un veicolo ICE, il sistema di frenata a recupero di energia di un EV aiuta a compensare alcune delle perdite di energia subite quando si trasporta più peso. Quei chilogrammi in più aumentano la massa e lo slancio del veicolo, aumentando la quantità di energia recuperata nella batteria durante l’inerzia e la frenata.

Pneumatici

Sebbene non possano essere disattivati ​​per risparmiare autonomia come si farebbe con l’aria condizionata, i pneumatici svolgono un ruolo chiave nell’efficienza di un veicolo elettrico. Gunnlaugur Erlendsson, fondatore del produttore di pneumatici di avvio ENSO, afferma: “Se metti un set di pneumatici scadente sull’auto, ciò influirà notevolmente sull’autonomia”.

Il suo pensiero è condiviso da Ian Coke, Chief Technical Officer di Pirelli North America, il quale afferma che nei veicoli elettrici, quando non si utilizza lo pneumatico corretto è più probabile che si verifichi una perdita di autonomia e un aumento della rumorosità, oltre ad altri problemi.

Veicoli elettrici al minimo

Solo perché non esiste una procedura di avvio in auto come la Tesla Model 3 e la Polestar 2, non dare per scontato che l’auto non stia consumando energia finché non la metti in moto.

Osservando il fabbisogno energetico di ogni componente dell’auto, dal sensore dell’acceleratore fino ad arrivare al sensore dell’angolo di inclinazione al display del cruscotto, Bishop è stato in grado di determinare che un veicolo elettrico medio consuma energia a 260 wattora al minimo. Questa è una quantità di potenza abbastanza piccola, tuttavia equivale a circa 1,44 km di autonomia all’ora.

Su un tema simile, la modalità Camp di Tesla, che consente ai proprietari di lasciare il climatizzatore in funzione per lunghi periodi di tempo mentre sono parcheggiati e dormono nella propria auto, consuma circa dal 10 al 15 percento della batteria di una Model 3 in otto ore.

Facciamo i conti

Sommando tutto si arriva ad una cifra intorno ai 16 km di autonomia consumati all’ora di guida. Cioè, l’intera suite di sistemi secondari di un’auto elettrica è responsabile dell’esaurimento della batteria a una velocità di circa 16 km all’ora.

In definitiva, collegare un caricabatterie e preriscaldare la batteria e l’abitacolo prima di mettersi alla guida è la cosa più importante si può fare per migliorare l’autonomia, oltre a pianificare il percorso migliore e le soste di ricarica.

La buona notizia è che con ogni probabilità, spegnere i sedili riscaldati non farà alcuna differenza significativa per l’autonomia, anzi è un modo molto più conveniente per riscaldarsi.

Articolo originale: https://www.wired.com/story/ev-battery-drain-tips/

Redazione Fare Elettronica