Riceviamo una email da parte di Daniele Bonafede il cui contenuto riteniamo particolarmente interessante ed utile come spunto per una discussione che riguarda il mondo e la tecnologia dei veicoli elettrici per l’utilizzo quotidiano in contesti reali.Riteniamo che lo scopo della discussione sia delineare un tema tecnico da proporre agli attori del settore e una proposta da condividere con tutti i cittadini/contribuenti perché chiedano ai decisori politici di allocare diversamente le attuali risorse disponibili con gli opportuni sistemi di penalizzazione/incentivo.Petizione per proporre una "Sfida", tecnologicamente oggi possibile senza complicarsi la vita con l'idrogeno, ai decisori pubblici e privati che incidono sulla filiera dell’automobile: riconvertire il sistema automobilistico entro pochi anni, cominciando da subito.1. Introduzione
Sono un privato cittadino che muove da tale assunto, che potrebbe essere uno slogan commerciale: fare di più, con meno e meglio.
Non possiamo permetterci di continuare a non utilizzare le migliori tecnologie disponibili per rendere dal punto di vista energetico più efficienti le nostre azioni quotidiane, a molte delle quali, come è noto, non è possibile rinunciarvi in tutto o in parte: rimane perciò l’estrema necessità di fare almeno le stesse cose con molto meno e possibilmente con una qualità migliore, sfruttando ed integrando le migliori tecnologie oggi disponibili.
Attualmente le migliori tecnologie sono in grado di quasi quintuplicare i tassi di utilizzo utile dell’energia primaria che destiniamo agli spostamenti in automobile: infatti, se immaginassimo di mettere 100 kWh di energia primaria chimica in un serbatoio e li convertissimo in energia elettrica con un’efficienza media del 65-70%, l’energia meccanica utile, convertita con pochissime perdite da un motore elettrico, sarà prossima a 65 kWh (potenza di una autovettura media).
Con le automobili attuali, basate su concetti meccanici ottocenteschi, oltremodo raffinati sempre più, che utilizzano appena il 25-30% dell'energia chimica del combustibile del nostro serbatoio (o del nostro Pianeta), avremmo potuto utilizzare molto meno della metà dei 65 kWh messi a disposizione dalla catena di conversione elettrica: tutto il resto sarebbe stato disperso, come scarto, sotto forma di "inutilizzabile" calore.
Perciò, ritenuto che sia, anzi è necessario passare dalla fase degli annunci e dei prototipi di auto elettriche più o meno comode, con soluzioni tecniche più o meno esotiche, alla fase di progetti realizzabili affiancati da mirata riorganizzazione delle filiere tecnologiche e produttive collegate all’automobile, lancio questa sfida mediante un bando sintetico rivolto:
- all’industria energetica (generazione e distribuzione dell’energia primaria ed elettrica), alle imprese petrolifere proporrei di divenire anche produttori di energia elettrica, molti operatori già lo solo, e mettere a disposizione del sistema una nuova rete di distributori di energia elettrica dedicati all’automobile ovvero al trasporto in senso lato, per ricariche veloci della batteria (con elevate potenze disponibili e ricariche complete in pochi minuti) dell’automezzo;
- all’industria automobilistica per mettere a disposizione il suo know-how di sviluppatori e assemblatori di sistemi complessi e integrati come è un’automobile moderna, innovando profondamente le soluzioni tecniche per costruire e far funzionare un’automobile; all’industria dell’automobile si deve affiancare l’industria elettromeccanica, elettrotecnica ed elettronica di potenza, per cogliere le nuove opportunità di un mercato vastissimo che richiederà componentistica nota, ma in quantità molto rilevanti;
- alla pubblica amministrazione che deve promuovere e governare una nuova riallocazione di risorse, senza precedenti, fra filiere industriali, esclusivamente con strumenti di mercato e non con trasferimenti a fondo perduto.
Passando ai concetti tecnici dell’automobile vera e propria, al centro della sfida tecnologica, ritengo sia meglio impostare i progetti di auto elettriche per l’utilizzo di quattro tipologie di ricarica delle batterie, grazie alla estrema flessibilità dell’energia elettrica.
Le batterie devono essere almeno a tecnologia litio-polimeri (Li-Po) con un migliore rapporto volume/peso/energia/deterioramento/compatibilità ambientale rispetto ad accumulatori basati su piombo o a maggiore densità energetica con applicazione delle nanotecnologie come in quelle batterie Nano-Litio-Polimeri (ne esisto già applicazioni di piccola taglia ad opera di un costruttore statunitense per utensili power-intensive professionali), per permettere diverse modalità dio ricarica:
- Ricarica lenta notturna o diurna (domestica/in aree private) mediante la normale rete di distribuzione dell’energia elettrica (POD dedicato e contatore separato con un contratto da almeno 6 kWh), che andrà adeguata all’aggiuntiva richiesta di capacità;
- Ricarica veloce in distributori (gestiti dall’industria petrolifera) dove siano messi a disposizione punti di prelievo con potenze disponibili di 5 MWh (soluzione che impegna la rete di distribuzione elettrica in certi punti), ovvero dove sia disponibile un raggruppamento di batterie caricate lentamente che cedano molto velocemente l’energia elettrica alla batteria dell’automezzo (soluzione che appesantisce meno la rete di distribuzione elettrica);
- Ricarica mediante recupero, ad opera di ultracondensatori (ultacapacitor), della quasi totalità dell’energia cinetica sviluppata dalla marcia del veicolo, mediante il sistema di frenatura elettrico, che di fatto quasi raddoppia l’autonomia nominale della batteria (potenza disponibile);
- Ricarica della batteria mediante motore termico ottimizzato per la generazione elettrica e alimentato da idrocarburi a basso impatto ambientale e ampia disponibilità. La soluzione migliore per prestazioni e impatto ambientale in assoluto sarebbe una compatta turbina a gas naturale (come quelle per coogenerazione o trigenerazione) per produrre energia meccanica e termica/frigorifera.
Quanto agli organi di trazione, eliminando differenziali cambio, alberi di trasmissione, i migliori candidati sono motori elettrici integrati nel cerchio ruota, per funzionalità, efficienza e prestazioni: la Mini QED della inglese PML del 2006 e la Volvo ReCharge del 2007 (basata su tecnologia PML) mostrano che la trazione elettrica sulle 4 ruote non è un vezzo, ma una necessità, dato che vengono integrate le funzioni di frenata con antibloccaggio, conversione dell'energia cinetica in elettrica (ci sono 4 ultracapacitori sulla Mini QED che assorbono energia meccanica sotto forma di energia elettrica costituendo gli organi di frenatura del mezzo in combinazione con i 4 motori), sistema antipattinamento e di stabilità... e si risparmia persino peso, rispetto alle attuali soluzioni utilizzate dall’industria.
In fine, senza dimenticare l’aspetto dell’amministrazione del bene pubblico, esorto l'Unione Europea e la Repubblica Italiana a promuovere la produzione di vetture elettriche nuove, ma anche la diffusione di kit per il retrofit elettrico di alto profilo tecnologico per le attuali Euro0 e EuroX (con 4 motori elettrici, frenata elettrica...) e avviare la modifica del quadro normativo per l'immatricolazione in Italia di auto a tecnologia tradizionale trasformate in auto a trazione elettrica pura, eventualmente affiancata da un piccolo generatore di backup a idrocarburi per estenderne l’autonomia.
Segue il bando.
2.1 Oggetto del bando per gli attori delle filiere, in particolare le case automobilistiche.
A) Sfida per le case automobilistiche:
# Se l’autovettura fosse disponibile alla fine del 2009, prodotta in almeno 50.000 esemplari entro la fine del 2010, da raddoppiare nel 2011, mi impegno in qualità di promotore della petizione:
- a comprarla ad un prezzo di 25000 euro, se di mio gradimento, nel corso del 2011 (e tenerla almeno 3 anni percorrendo almeno 15000 km/anno);
- a fare da testimonial gratuitamente per veicolare il messaggio relativo alla commercializzazione delle autovetture o cedendo totalmente in beneficenza eventuali compensi, al netto delle imposte.
# I gruppi automobilistici possono consorziarsi per la progettazione e il raggiungimento degli obiettivi produttivi. In tal caso, ogni produttore consorziato deve produrre con almeno un terzo dei marchi posseduti un totale di 20.000 esemplari per anno.
B) Sfida per le società energetiche di produzione e di gestione della distribuzione dell’energia elettrica:
# Potenziare le reti di distribuzione orientate alla generazione distribuita e alla messa a disposizione di una maggiore quantità di energia (ma meno dell’energia chimica attualmente veicolata nella filiera petrolifera). Mi impegno a fare da testimonial in qualità di promotore della petizione per veicolare il messaggio relativo all'iniziativa gratis o cedendo totalmente in beneficenza eventuali compensi, al netto delle imposte.
C) Sfida per le istituzioni pubbliche:
# Innovare la fiscalità della mobilità e promuovere la riconversione tecnologica delle filiere legate all’auto. Mi impegno a fare da testimonial per veicolare il messaggio relativo all'iniziativa gratis o cedendo totalmente in beneficenza eventuali compensi, al netto delle imposte.
# Incentivazione della produzione di energia elettrica distribuita presso nuovi punti o presso le attuali aree di servizio riconvertite (anche parzialmente) rendendo disponibili almeno due punti di ricarica disponibili simultaneamente.
# Incentivazione per chi mette a disposizione grandi quantitativi (5 MWh per punto di ricarica) di energia elettrica prodotta con fonti rinnovabili (incentivate con il sistema del conto energia) per la ricarica rapida della batteria delle automobili in apposite aree di servizio.
2.2 Caratteristiche tecniche del mezzo e requisiti tecnico-prestazionali:
1. Autovettura con carrozzeria Berlina/SW/Cross-Over leggero/monovolume 5 porte, 5 posti (eventuale versione da 7 posti). Piccoli furgoni e loro derivati. Sono esclusi tipologie di carrozzeria tipo SUV per via dello sfavorevole rapporto peso/volume/spazio occupato.
2. Prezzo: 25000 euro del 2007 su strada.
3. Costi di gestione tecnica (energia inclusa) non superiori a 1000 euro/anno/30000 Km per i primi 8 anni (in euro del 2007).
4. Bagagliaio da 500-1500 litri.
5. Peso max 1250 kg in ordine di marcia.
6. Potenza alle ruote 350 kW di picco, nominale 200 kW.
7. Coppia alle ruote 400 NM.
8. Pendenze superabili con il 75% del peso a pieno carico: 40%.
9. Velocità di crociera 130 km/h, massima 180-200 km/h.
10. Autonomia elettrica pura: 300-400 km con batterie completamente cariche e con il 50% del peso a pieno carico.
11. Autonomia totale: almeno 1000 km/giorno, max 1500 km.
12. Portata utile incluso peso rimorchiabile: 800-1200 kg.
13. Omologata in Europa.
14. Vita utile della batteria: 8 anni di utilizzo medio dell’autovettura con perdita di meno del 10% di prestazione nominale da nuova.
15. Interventi di manutenzione degli organi elettrici e di trazione: 100.000 ore di funzionamento o 300.000 km senza bisogno di revisioni/rettifiche/riparazioni (MTBF).
16. Durata delle batteria Trazione elettrica integrale, 4 motori elettrici ad alto rendimento (nel cerchio ruota o concentrati nella massa sospesa, raffreddati ad acqua).
17. Misure di sicurezza attiva e passiva contro sinistri dovuti ad energia elettrica sia in marcia, che durante le manutenzioni.
18. Frenatura elettrica ad efficiente recupero di energia (almeno il 90% di quella potenziale) mediante 4 ultra condensatori (almeno 10 Farad), più frenata meccanica di emergenza/stazionamento.
19. Sistema di estensione dell’autonomia elettrica: backup con Micro Turbina a Gas naturale (MTG) da almeno 60 kWe/h per la ricarica di emergenza della batteria di trazione, a regime di rotazione costante, (micro)trigenerazione (elettricità, calore, raffrescamento). Sviluppo futuro (anno 2015): micro-generatore Fuel Cell (FC) a ciclo ibrido (cella combustibile + MTG a gas naturale desolforato) per produzione di energia elettrica e calore, con gas naturale.
20. Batteria a moduli con tecnologia LiPo (o tecnologia superiore) da max 200 Kg, almeno 30 kWh, distribuiti nel vano anteriore o posteriore del pianale e/o nel tunnel centrale.
21. Serbatoio/i del gas naturale sotto il bagagliaio, sotto il pianale.
22. Funzioni elettroniche della trazione: Ripartizione elettronica della potenza e della trazione in funzione dell’aderenza, Controllo della stabilità, Antibloccaggio delle ruote in frenata, Antipattinamento.
23. Sistemi giroscopici ed inerziali per la gestione della dinamiche del veicolo in funzione di una ottimizzazione dell’impiego della potenza.
24. Ricarica delle batterie (litio polimeri o nanomateriali):
o in 10 minuti in apposite aree di servizio per il rifornimento (singole colonne di rifornimento con potenza disponibile di 5 MWh o batterie fisse precaricate predisposte per la ricarica rapida delle batterie delle auto);
o in 2-4/6-8 ore presso luoghi privati come l’abitazione o l’ufficio dotati di una normale fornitura di elettricità residenziale (6 kW), dotata eventualmente di contatore separato da quello delle utenze tradizionali.
25. Serbatoio gas naturale da 40 Kg (a 200 bar o pressione superiore).
26. Condizionamento dell’aria elettrico a pompa di calore con inverter quando non è attiva la turbina a gas ovvero semplice deumidificazione.
27. Sistema di condizionamento dell’abitacolo ausiliario (utilizzo del calore dei fluidi di raffreddamento dei motori o componenti di potenza o elettronici).
28. Servosterzo elettrico.
29. Sistemi di sicurezza di guida interattivi e anticollisione per prevenire sinistri dovuti all’estrema silenziosità della marcia dell’autoveicolo.
30. Radar di prossimità/Visione di guida notturna migliorata (eventualmente con tecnologie di termorilevamento/termocamera).
Altri aspetti amministrativi:
- Tassa di possesso compensativa per la maggior efficienza globale e per il vantaggio ambientale;
- RC Auto dimezzata rispetto a berline di pari peso a vuoto;
- Accisa e aliquota IVA specifiche sull’elettricità per autotrazione in funzione dell’equilibrio delle finanze.
Daniele Bonafede-----------------------------
Il testo della petizione leggermente diverso per qualche dettaglio si trova qui:
http://www.petitiononline.com/Dabon973/petition.html.
Avrei voluto darvi un report della presentazione in quanto siamo stati invitati a partecipare all'inaugurazione, ma purtroppo impegni di lavoro mi costringono ad essere altrove. Accontentiamoci di un estratto giornalistico.
mbiente. L’idrogeno ci aiuterà a cogliere l’obiettivo di respiro europeo che ci siamo dati, di incrementare del 20 per cento la quantità di energia prodotta con fonti rinnovabili, anche a servizio delle nostre aziende. Vanno in questa direzione sia l’esperienza aretina che il primo distretto italiano dell’idrogeno sorto lo scorso anno nel pisano e che abbiamo finanziato con 11 milioni di euro dalla Regione».“Idrogeno per Arezzo” è costato invece 1,2 milioni, con un contributo regionale di 400.000 euro. L’accordo volontario per la realizzazione del progetto è stato sottoscritto nell’aprile del 2004, mentre i lavori per la sua realizzazione sono iniziati due anni dopo. L’idrogenodotto collega 4 aziende orafe che usano il gas per il loro processo produttivo e per alimentare i quattro co-generatori a fuel cell da 5kW prodotti ed installati presso di loro. «Non è un caso – conclude Martini – che siano già pervenute richieste per estendere la rete ad altre aziende orafe vicine e che un operatore di telefonia locale voglia posare un cavo di fibra ottica accanto al tubo dell’idrogeno. Tra gli sviluppi futuri c’è anche la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, il fotovoltaico, e l’utilizzo della sovrapproduzione per l’alimentazione di mezzi ecologici».
