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20 novembre 2017

Auto elettriche: come funzionano?

Auto elettriche: come funzionano?

Negli ultimi anni sentiamo parlare sempre più spesso di auto elettriche, molti ritengono che rappresentino il futuro del settore automotive ma c’è anche chi pensa che la loro diffusione richiederà ancora molti anni e che il pensionamento dei combustibili fossili sia in realtà piuttosto lontano. Ciò che è certo è che le auto elettriche non rappresentano una novità in senso assoluto poiché sono in produzione da più di vent’anni. Forse non tutti sanno che tra il 1990 e il 1998 la Fiat produsse la Panda Elettra, una variante della famosissima auto torinese che aveva in dotazione un motore elettrico alimentato a batterie. La Panda Elettra raggiungeva la velocità di punta a 70 km/h e per percorrere 100 km occorrevano circa 10 ore di ricarica. Oggi questi dati ci sembrano assurdi, ma all’epoca rappresentavano delle innovazioni incredibili. Il costo della Panda Elettra era di oltre 25 milioni di lire e, come è facilmente intuibile, fu proprio questo dato a decretarne una scarsissima diffusione sul mercato.  Con la stessa cifra all’epoca era possibile acquistare una BMW serie 3 o ben 3 Panda normali.

Per fortuna dagli anni 90 ad oggi la tecnologia ha fatto degli enormi passi in avanti e tutte le componenti delle auto elettriche sono migliorate sensibilmente. A partire dalle batterie, che oggi consentono autonomie ben più interessanti, fino ai motori, che in quanto a prestazioni non hanno nulla da invidiare a quelli presenti sulle auto sportive.

https://it.wikipedia.org/wiki/Fiat_Panda_(1980)#/media/File:Fiat_Panda_Elettra_1990.JPG

Come funziona il motore di un’auto elettrica

Il modo in cui l’energia elettrica accumulata nelle batterie viene trasformata in energia meccanica dipende  da cosa c’è sotto al cofano dell’auto elettrica. Non è possibile parlare “del” motore elettrico poiché non ne esiste un solo tipo. Anzi se vogliamo essere precisi, il motore che attualmente è montato sulle auto elettriche più promettenti non è neanche un motore elettrico. Siete confusi? Non preoccupatevi, l’argomento non è facile ma adesso proveremo a capire insieme come funziona il motore ad induzione che viene utilizzato da Tesla sulle sue auto. Siete pronti? Partiamo!

https://it.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_S#/media/File:Telsa_Model_S_Solid_White_Front.JPG

Per comprendere come è fatto un motore ad induzione immaginate di avere a disposizione un cilindro cavo di un certo calibro e un secondo cilindro, di calibro inferiore, che possa essere inserito nella cavità del primo in modo da lasciare un piccolo spazio tra le due superfici che si trovano una di fronte all’altra. Questi due cilindri coassiali sono inerti poiché, quando il motore è spento, non esercitano forze l’uno sull’altro (a differenza di quanto avviene in un motore elettrico propriamente detto, ma questa è un’altra storia). Bene, prima di capire cosa succede quando accendiamo il motore iniziamo a chiamare i cilindri con il loro nome. Il cilindro esterno si chiama statore, mentre il cilindro interno si chiama rotore. Lo spazio tra questi due componenti si chiama traferro ed è completamente vuoto. Nessun attrito, nessuna necessità di avere un lubrificante.

Lo statore è attraversato da alcuni fili di rame smaltati legati tra loro che formano i tre poli finali sfasati di 120°, mentre il rotore è costituito da alcune lamelle di rame accostate le une alle altre. Quando accendiamo il motore, lo statore (il cilindro esterno) viene attraversato dalla corrente immagazzinata nelle batterie e i fili di rame creano un campo magnetico rotante che mette in rotazione il rotore.

Il posizionamento del motore tra i due semiassi delle ruote semplifica il processo di trasferimento dell’energia meccanica dal complesso rotore-statore alle ruote della macchina tramite il complesso gear, costituito da una sequenza di ingranaggi che trasferiscono direttamente il moto ai due semiassi senza bisogno del cambio.

https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_S#/media/File:Tesla_Motors_Model_S_base.JPG

Per quanto possa sembrare complesso, il motore ad induzione ha un funzionamento molto più semplice rispetto a quello termico ed è costituito da un numero di componenti decisamente inferiore e ciò ne semplifica anche la manutenzione. Se poi parliamo di efficienza energetica, il rendimento di un motore elettrico è quasi il triplo di quello di un motore termico. Insomma, superato (o quasi) il problema dell’autonomia l’ultimo ostacolo da superare per la diffusione delle auto elettriche è il costo di vendita. Per accaparrarsi una Tesla Model S in versione base occorrono quasi 100’000€ e per i più esigenti esistono versioni che possono arrivare fino a 160’000€.

Immagine Copertina: Flickr (1)

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