Glossario della mobilità elettrica: tutti i termini da conoscere sul mondo delle auto elettriche

Guida elettrica

La complessità di ogni nuovo mercato è spesso legato all’introduzione di termini complicati o poco intuitivi. Le auto elettriche in questo non fanno eccezione. In questo articolo cercheremo di fare un pò di chiarezza.


Le diverse tipologie di veicoli


Nuova Renault Zoe elettrica
La nuova Renault Zoe elettrica

Veicoli elettrici [EVs – Electric Vehicles]

Un veicolo elettrico è un veicolo che utilizza l’elettricità, o più propriamente un motore elettrico, come fonte di propulsione. Nel mondo dei trasporti elettrici su strada la denominazione ‘veicolo elettrico’ indica un mezzo di trasporto il cui funzionamento si basa in maniera principale su un motore elettrico. Che a sua volta prende l’energia necessaria per farlo funzionare da una batteria di ricarica. Quindi questa tipologia di veicoli dipendono in maniera molto limitata da carburanti come la benzina o il diesel, per arrivare all’indipendenza totale con i cosiddetti veicoli puramente elettrici [BEVs – Battery Electric Vehicles].

Veicoli elettrici a batteria [BEVs – Battery Electric Vehicles]

Sono i veicoli totalmente elettrici, che non hanno gli elementi tipici dei veicoli tradizionali (motore a combustione, serbatoio o tubo di scappamento), ma il loro funzionamento si basa solo su motori elettrici e batterie ricaricabili. Sono quindi a zero emissioni, e si possono indicare anche in svariati altri modi: “auto puramente elettriche”, “veicoli 100% elettrici”, “auto solo elettriche”, etc. Il concetto di fondo è quindi chiaro: la batteria elettrica deve essere periodicamente alimentata da un punto di ricarica esterno, generalmente con infrastrutture dedicate come colonnine o wall-box. La Nissan Leaf e la Tesla Model 3 sono due esempi di auto 100% elettriche. La loro autonomia di guida può variare tra un minimo di 250 / 300 km ad un massimo oggi di circa 600 km, anche se in questo ambito la ricerca continua porterà a grosse novità nel giro di pochi anni.

Veicoli elettrici ibridi [HEVs – Hybrid Electric Vehicles]

Forse a vostra insaputa, ma non è da escludere che negli ultimi anni abbiate già viaggiato su una macchina ibrida. Molti dei taxi presenti nelle città italiane, infatti, sono auto della Toyota che, a partire dalla Prius, è una delle maggiori rappresentanti di questa categoria di veicoli. Noti anche con il nome di “ibridi convenzionali” o “ibridi tradizionali”, questi veicoli a basse emissioni combinano la propulsione basata su motori a combustione (benzina o diesel) con motori elettrici e batterie. La ricarica delle batterie avviene con il recupero dell’energia cinetica della fase di frenata, garantendo quindi un risparmio energetico ed economico notevole senza necessità di ricarica tramite colonnine. Questi veicoli danno il loro meglio su circuiti cittadini e su strade statali, mentre sono meno performanti in autostrada e sulle lunghe distanze.

Veicoli elettrici extended range [E-REVs – Extended-Range Electric Vehicles]

I veicoli elettrici extended range sono una via di mezzo tra veicoli 100% elettrici (BEV) e ibridi plug-in (PHEV). Un’auto di questa categoria è alimentata sempre da un motore elettrico con le relative batterie, ricaricate tramite una presa esterna come nel caso dei veicoli puri elettrici. Per aumentare l’autonomia, sono però anche dotati di un motore a combustione interna che non genera in maniera diretta la spinta propulsiva per le ruote, ma viene utilizzato per ricaricare le batterie quando queste si scaricano. Anche BMW ha un veicolo in questa categoria, la BMWi3s

Veicoli elettrici a celle di combustibile [FCEVs – Fuel Cell Electric Vehicles]

Un’altra tipologia di auto elettrica è quella basata su celle a combustibile. Questi veicoli usano celle a idrogeno per produrre l’elettricità necessaria al funzionamento del motore elettrico. Al contrario dei veicoli puri elettrici, non hanno necessità di essere ricaricati tramite le apposite colonnine, mentre dovrà essere sempre garantita la presenza di idrogeno nell’apposito serbatoio. L’energia viene creata da una reazione chimica che genera l’energia elettrica necessaria alla propulsione del motore. Dal tubo di scappamento uscirà solo vapore acqueo. Un esempio di veicolo basato su celle a combustibile è la Hyunday ix35.

Veicoli a combustibile alternativa [AFVs: Alternatively- Fuelled Vehicles]

I veicoli a combustibile alternativa sono un mezzo di trasporto la cui propulsione avviene tramite sistemi con alimentazione diversa da quelli a combustione tradizionale, ovvero benzina o diesel. Sotto questa categoria sono compresi veicoli con motori a batteria o idrogeno, ma si trovano anche soluzioni basate su solare, biodiesel e gas naturale liquido. La Jaguar I-PACE è un esempio di AFV, alimentata da 2 motori elettrici e batterie ricaricabili, senza la necessità di utilizzare carburanti tradizionali.

Veicoli a basse emissioni

Sono definiti veicoli a bassa emissione quelli che emettono meno di 75 g/km di CO2 nell’aria. In generale riescono a ridurre di oltre il 50% le emissioni rispetto all’equivalente a benzina o diesel. In questa categoria rientrano tutti i veicoli indicati precedentemente e hanno il vantaggio, oltre che di garantire un minor consumo e una migliore qualità dell’aria, di beneficiare di agevolazioni statali, volte a incentivare il passaggio da motori a combustione tradizionale ad una mobilità più sostenibile.

Veicoli a emissioni zero [ZEVs – Zero Emission Vehicles]

Per veicolo a zero emissioni si intende un veicolo che durante il suo funzionamento non emette alcun elemento inquinante nell’aria. Le Tesla model X o model S sono esempi di auto elettriche a emissioni zero. Al contrario, ovviamente, tutte le auto con motori a combustione che generano sostanze inquinanti non rientrano in questa categoria. Oltre alle auto, anche autobus elettrici, e-bike, e-scooter e monopattini elettrici fanno parte di questo gruppo.


Tesla Model X
Tesla Model X (Fonte: Tesla)

La tecnologia per la ricarica


Kilowattora (kWh)

Il kilowattora (kWh) è l’unità di energia equivalente all’energia trasferita in un’ora da un kilowatt di potenza. I consumi di elettricità quotidiani sono misurati con questa unità di misura, ma è importante evidenziarla anche in questo contesto perché è l’unità con cui si caratterizzano le batterie delle auto elettriche.

Alimentazione delle colonnine

Le colonnine elettriche possono essere monofase o trifase, in base alla taglia e, di conseguenza, alla tipologia di alimentazione. La monofase è la corrente elettrica che può alimentare una colonnina di potenza fino a 7,4 kW, che permette un’autonomia di circa 50 km per ogni ora di ricarica. Una colonnina da 22 kW permetterà tempi di ricarica molto inferiori, ma avrà necessità di un’alimentazione trifase, tipica di forniture commerciali e industriali.


Auto con colonnina di ricarica
Auto in ricarica

CC/CA – Corrente Continua / Corrente Alternata

Può sembrare irrilevante, visto che siamo abituati ad avere in casa elettrodomestici e utensili vari che funzionano con la Corrente Alternata (quella che viene fornita al nostro contatore e da lì distribuita nel resto della casa), rispetto alla Corrente Continua (che ha il vantaggio di poter essere immagazzinata all’interno delle comuni batterie).

La cosa importante da sapere è che, grazie ad uno scienziato di nome Nikola Tesla, si è scoperto che anche la corrente alternata può essere immagazzinata in batterie, tra l’altro riducendone notevolmente le perdite.

Tutte le auto elettriche si basano su questa tecnologia.

A livello puramente informativo, la differenza tra le due tipologie di corrente è che la continua ha un flusso costante di cariche elettriche attraverso un conduttore, che circolano sempre nello stesso verso, mentre in quella alternata il flusso è ondulatorio (sinusoidale) con alternanza di cariche positive e negative.

Batterie LI-ion

Sono le batterie ricaricabili agli ioni di litio, che è la tecnologia standard su cui si basano le comuni batterie utilizzate per i veicoli puri elettrici (BEV) e ibridi plug-in (PHEV), così come per i computer portatili e i cellulari. Questa tecnologia ha il vantaggio di avere densità di carica molto elevata e non soffrono dell’effetto memoria, rendendole quindi estremamente affidabili nel lungo periodo.

Il ciclo di vita delle batterie

Come i motori diesel o a benzina, o qualunque altro oggetto che acquistiamo, anche le batterie delle auto elettriche hanno un loro ciclo di vita. Nonostante le batterie dedicate ai veicoli elettrici abbiano fatto grossi passi avanti negli ultimi anni, con soluzioni destinate ad un prolungato ciclo di vita, il degrado nel tempo delle batterie è inevitabile. Ad oggi molti produttori stanno iniziando a offrire garanzie di durata, legate agli anni di vita (es. 8 anni) o i km percorsi (es. 160.000 o 200.000 km). I vari modelli della Tesla, ad esempio, vengono venduti con una garanzia di fabbrica di 8 anni. Lo stesso vale per la Renault Zoe. Kia arriva a 10 anni (o 160.000 km). Le batterie attualmente sul mercato si basano su tecnologia a ioni di litio, e il loro ciclo di vita è in ogni caso variabile e legato a diversi elementi, che a sua volta hanno un impatto diretto sulle performance della batteria stessa nel tempo.

Profondità di scarica [DoD – Depth Of Charge]

La Profondità di Scarica di una batteria è il valore di scarica di una batteria. Quando si guida un veicolo elettrico, inevitabilmente la batteria si scarica. La Profondità di Scarica indica il valore percentuale di cui si è scaricata la batteria rispetto alla sua capacità totale. Allo stesso modo, lo Stato di Carica [SoC – State of Charge] è la percentuale di carica ancora disponibile. Se da quando ti sei messo la volante hai utilizzato il 25% della tua batteria, la Profondità di Scarica sarà pari al 25%, mentre lo Stato di Carica sarà del 75%. In generale si consiglia di non arrivare mai alla scarica completa di una batteria. Oltre che per non dover spingere l’auto….   si evita di ridurre il ciclo di vita della batteria stessa. La Profondità di Scarica è solitamente uno dei parametri indicati dal fornitore come livello di carica / scarica suggerito.

Sistemi di ricarica

Sono l’equivalente dei ben più conosciuti distributori di benzina, con la differenza fondamentale che non si trovano più solo in pochi punti, ma saranno sempre più distribuiti sul territorio, potendoli trovare non solo nelle tradizionali stazioni di servizio, ma anche nei parcheggi cittadini, presso bar, ristoranti, alberghi e supermercati, fino direttamente…. a casa tua o al lavoro. Basta avere un contatore a cui collegarsi e il gioco è fatto.


Colonnine di ricarica EVBox
Colonnine di ricarica EVBox

Messa a Terra

Chiunque utilizzi apparecchi elettrici è protetto da possibili scariche elettriche tramite il processo di ‘messa a terra’ del dispositivo stesso. In caso di problemi nel dispositivo o nella rete elettrica, l’utente potrebbe subire degli shock elettrici, con la corrente che potrebbe attraversare una o più parti del corpo umano, con rischio anche di folgorazione. La messa a terra fa sì che queste scariche in caso di problemi finiscano verso terra. Nelle normali prese il cavo identificato con I colori verde e giallo ha proprio questa funzione. Allo stesso modo, anche i dispositivi risultano protetti da eventuali sbalzi di tensione. Nel caso di colonnine o altri sistemi di ricarica, la normativa prevede anche per loro l’obbligo di messa a terra.

Cavi e connettori

Esistono oggi sul mercato diverse tipologie di cavi e connettori, che consentono al cliente di collegare la propria auto alla presa del sistema di ricarica.

I connettori sono così categorizzati:

  • Tipo 1 (Yazaki): è lo standard negli Stati Uniti e in Giappone, e permette la ricarica in corrente alternata monofase per una potenza massima di 7,4 kW
  • Tipo 2 (Mennekes): è lo standard a livello Europeo, ad eccezione della Francia, utilizzato sia per le ricariche monofase che per quelle trifase (ricariche veloci e ultra-veloci, da 22 kW e 43 kW).
  • Tipo 3A (EV Plug Alliance): è dedicato ai veicoli leggeri (scooter e quadricicli), per ricariche monofase fino a 3,7kW.
  • Tipo 3C: (EV Plug Alliance): usato in passato sia per ricariche monofase che trifase, è oramai in disuso.
  • CHAdeMO: è lo standard per la ricarica veloce in corrente continua. É attualmente il più diffuso al mondo ed è utilizzato, tra gli altri, da Nissan, Mitsubishi, Peugeot e Citroen. Permette di utilizzare sistemi di ricarica veloce fino a 50kW, ma potrebbe già ora ricaricare a potenze più elevate
  • CCS COMBO2: è il connettore che consente sia la ricarica lenta in corrente alternata che la ricarica veloce in corrente continua. Adottato da case automobilistiche europee come BMW e Volkswagen, potrebbe già oggi ricarica a potenze oltre i 50 kW, e sono le case automobilistiche a limitarne la potenza applicabile (CCS COMBO1 è l’equivalente giapponese / statunitense)

Sul mercato Italiano troveremo di fatto solo questi 3:

  • Connettore Tipo 2
  • Connettore CHAdeMO
  • Connettore CCS Combo2

Esiste inoltre uno standard ad hoc di Tesla, con un unico connettore di Tipo 2 che, se utilizzato in corrente continua, ricarica esclusivamente sui Supercharger di Tesla tramite protocollo proprietario.

RFID [Radio Frequency Identification Devices]

È la tecnologia su cui si basano la maggior parte di schede contactless per consentire l’accesso alle infrastrutture di ricarica per i veicoli elettrici. La modalità è equivalente a quella di una carta di credito contactless, oramai molto utilizzata anche in Italia.


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Autore

Roberto Canu

Laureato in Ingegneria Elettronica, Roberto è il co-fondatore di GBSOLS S.r.l. (Green Building Solutions), società dedicata allo sviluppo del mercato dell’efficienza energetica e delle energie rinnovabili. In precedenza è stato co-fondatore di Myenergy S.r.l., che dal 2006 è cresciuta nel mercato del fotovoltaico in Italia, e ancora prima ha rivestito diversi ruoli manageriali in Hewlett Packard come responsabile di team internazionali e di progetti multi-organizzazione. E' parte dello staff manageriale di e-zoomed sin dall'inizio del progetto, con il ruolo di responsabile dello sviluppo in Italia e CTO del gruppo.

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