La ricarica delle auto elettriche sarà mai veloce quanto il rifornimento "normale" di un "diesel"?

I veicoli elettrici stanno rapidamente guadagnando popolarità, ma alcuni potenziali acquirenti rimangono titubanti. Uno dei motivi è che la ricarica dei veicoli elettrici (veicoli elettrici) è lenta rispetto alla classica aggiunta di "diesel". Mentre oggi i conducenti sono abituati a fare il pieno di carburante in meno di cinque minuti, i veicoli elettrici, a seconda delle dimensioni e delle specifiche della batteria, impiegano in genere tra i 20 e i 30 minuti per raggiungere l'80% nelle stazioni di ricarica più veloci. Presso le stazioni di ricarica più veloci, unite alla possibilità di ricaricare l'auto, è così possibile aggiungere 100 chilometri di autonomia in pochi minuti. Alcuni riportano addirittura un tempo di circa 6 minuti.

La convinzione dei proprietari di veicoli non elettrici è che caricheranno sempre la batteria del loro veicolo elettrico all'80% o più mentre sono in viaggio. Il fatto è che i conducenti di veicoli elettrici nelle stazioni di ricarica rapida "ricaricano" solo l'energia per la distanza necessaria alla stazione di ricarica domestica. Significa che, ad esempio, tornando a casa da un viaggio più lungo dell'autonomia dell'auto, stanno sul caricatore elettrico solo per circa 10 minuti. Solo quanto serve alla "presa" di casa. Il motivo risiede anche nel fatto che la ricarica di un'auto elettrica presso l'infrastruttura pubblica delle stazioni di ricarica è piuttosto costosa, o molte volte più costosa della ricarica a casa.

Tra cinque o dieci anni, tuttavia, sarebbe possibile una ricarica molto più rapida. Il che teoricamente significa una sosta in una stazione di ricarica solo per pochi minuti. Vale a dire, le aziende stanno sviluppando nuovi materiali per batterie agli ioni di litio, nonché nuove batterie "a stato solido", che sono più stabili a una velocità di ricarica più elevata. Velocità di ricarica di 15 minuti o meno per una carica classica "completa" della batteria sono già alla portata tecnologica di oggi.

Nel frattempo, un team di scienziati ha recentemente progettato un prototipo di batteria al litio che può caricare più del 50 percento della sua capacità in condizioni di laboratorio in soli tre minuti e può farlo migliaia di volte senza degradare significativamente la sua capacità. I ricercatori riferiscono inoltre che potrebbe aprire la strada a batterie che possono essere ricaricate completamente in soli 10 minuti.

Tuttavia, ci sono ancora sfide scientifiche e ingegneristiche da superare prima che le batterie EV a ricarica ultra rapida siano tecnicamente fattibili e, soprattutto, convenienti. Alcuni esperti si chiedono se i veicoli elettrici che possono essere ricaricati così rapidamente siano davvero il futuro che vogliamo, almeno con la rete elettrica che abbiamo ora. Questo potrebbe essere un ostacolo.

Le basi della ricarica

Le batterie dei veicoli elettrici di oggi sono costituite da migliaia di celle agli ioni di litio con la capacità di immagazzinare e rilasciare energia migliaia di volte. Ciascuna di queste celle è costituita da due elettrodi, un catodo metallico e un anodo di grafite, separati da un elettrolita liquido. Mentre la batteria è in carica, gli ioni di litio fluiscono attraverso il liquido dal catodo all'anodo, riempiendo gli spazi tra gli strati di grafite. La velocità con cui gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo determina la velocità di ricarica della batteria.

A velocità di ricarica elevate, le batterie al litio possono surriscaldarsi, provocandone il degrado nel tempo. Più problematico, il litio può iniziare ad accumularsi sulla superficie dell'anodo invece di entrarvi, un fenomeno noto come placcatura al litio. Questo non solo può ridurre drasticamente la capacità della batteria, ma i depositi di litio alla fine formano strutture simili a filamenti note come dendriti. Una volta che iniziano a formarsi, questi dendriti possono crescere attraverso l'elettrolita, toccare il catodo e creare un cortocircuito, provocando l'incendio o l'esplosione della batteria.

A causa di problemi di ricarica rapida, tutte le batterie dei veicoli elettrici hanno limiti di velocità di ricarica incorporati. Una stazione di ricarica rapida molto potente da 350 chilowatt potrebbe teoricamente caricare la batteria da 95 chilowattora di un SUV come l'Audi E-tron in meno di 16 minuti. Ma la batteria stessa può gestire solo un massimo di circa 150 kilowatt di potenza di ricarica, rendendo il suo limite effettivo di velocità di ricarica completa più vicino a 40 minuti.

La velocità di ricarica della batteria dipende non solo dal caricabatterie e da quanti kilowatt di potenza è in grado di ricevere la batteria, ma anche dalle dimensioni della batteria, da quanto è carica e persino dalle condizioni meteorologiche, ovvero dall'esterno temperature e la disponibilità della batteria a ricevere energia. Tuttavia, le stazioni di ricarica rapida all'avanguardia possono spesso caricare una batteria EV fino all'80%, aggiungendo letteralmente centinaia di miglia di autonomia in soli 30 minuti (quando la batteria è carica all'80%, la velocità di ricarica rallenta per evitare di danneggiare la batteria). I proprietari di Tesla possono visitare la stazione "Tesla supercharger", che aggiungerà circa 300 km di autonomia in 15 minuti.

Qual è il futuro della ricarica ultraveloce?

Nonostante aggiungere 300 chilometri in soli 15 minuti sia davvero velocissimo, psicologicamente questo è ancora lontano da quanto ci serve oggi per fare il pieno ad un classico serbatoio “diesel” con cui facciamo 1000 chilometri. Coloro che sperano in una simile esperienza di ricarica dei veicoli elettrici dovranno aspettare un altro decennio circa prima che la tecnologia già nota venga messa in pratica. Anche quando le batterie dei veicoli elettrici sono in grado di ricaricarsi in meno di 10 minuti, non è chiaro se sarà possibile una ricarica ultraveloce. A 400 volt e oltre, che le odierne stazioni di ricarica rapida attingono dalla rete elettrica, si pone rapidamente la questione della sostenibilità dell'infrastruttura.

Ma il fatto è che stiamo chiedendo le cose sbagliate! Gli utenti di veicoli elettrici utilizzano le infrastrutture pubbliche e le stazioni di ricarica rapida solo come uscita di emergenza. La maggior parte delle auto elettriche moderne è in grado di percorrere 300 chilometri reali senza ricaricare. In pratica, questo significa che chiunque da Lubiana può arrivare facilmente a Portorose e ritorno. Quindi alla stazione di ricarica domestica, senza fermate intermedie. Se desideri 100 chilometri di autonomia aggiuntiva in sicurezza, puoi ottenere l'energia in meno di 10 minuti presso le stazioni di ricarica rapida lungo le autostrade. Questo è un tempo paragonabile a una normale sosta in una stazione di servizio. Entrambi i conducenti di auto d'epoca e di auto elettriche fanno schifo.