Auto Elettrica per il futuro: soluzione o illusione?
L’Auto Elettrica risolverà davvero i problemi ambientali del nostro pianeta?
L’automobile si trova ad un punto di svolta, il progresso tecnologico e gli odierni problemi climatici la stanno velocemente portando verso un cambiamento senza precedenti. Ormai è innegabile che sia necessaria una profonda trasformazione politica, economica e industriale della nostra società affinché nei prossimi decenni il nostro pianeta non venga compromesso definitivamente. Tale ristrutturazione non deve interessare solo alcuni settori specifici, ma l’intero sistema produttivo mondiale. Per ciò che riguarda le auto, seppure da studente di Ingegneria del Veicolo la mia passione per il motore a combustione interna rimanga invariata, ho cercato di analizzare in maniera imparziale e obbiettiva tutte le tecnologie che si stanno facendo spazio negli ultimi anni e che si presume possano motorizzare i veicoli del futuro. Si tratta di un discorso estremamente complessoche riguarda l’intero pianeta e, nonostante sembra sia già stata unanimemente scelta la via dell’elettrico, al momento non esiste una soluzione unica e certa. Inoltre, un approccio globale atale problema non è possibile, mentre risulta sicuramente più efficace analizzare le diverse possibilità in riferimento alle varie aree geografiche del pianeta.
Per comprendere il discorso è innanzitutto fondamentale capire quali sono le motivazioni che stanno portando al pensionamento del motore endotermico.
Fino a qualche anno fa i principali inquinanti prodotti dai motori endotermici erano individuatiesclusivamente in NOx, CO, HC e particolato. A tal proposito sono stati sviluppati sistemi di post trattamento dei gas di scarico come catalizzatori, filtri antiparticolato, EGR (sistema di ricircolo dei gas di scarico) ecc. con lo scopo di ridurre quanto più possibile la quantità di inquinanti emessi dallo scarico. Negli anni, con le sempre più stringenti normative di omologazione, sono stati fatti enormi passi avanti ed i sistemi di post-trattamento dei motori benzina e diesel sono arrivati a percentuali di efficienza superiori al 99%. Pertanto, per quello che riguarda questi inquinanti nei veicoli di ultima generazione il problema si può ritenere molto attenuato, se non praticamente risolto.
Il vero problema dei motori a combustione interna è nato recentemente, con il cosiddetto processo di “decarbonizzazione”, iniziato nel 2010 circa, che ha l’intento di ridurre anche i cosiddetti inquinanti “clima alteranti”. Da quel momento anche la CO2, ovvero l’anidride carbonica, ha iniziato ad essere inserita nella lista dei principali gas serra, per via delle innumerevoliproblematiche che questi comportano. Nei motori alimentati con combustibili fossili tradizionali, immaginando di avere una combustione perfetta, si ha sempre e comunque produzione di anidride carbonica ed acqua, e purtroppo non esistono sistemi di post trattamento in grado di eliminarla o mitigarne la presenza. Qui nasce il vero problema del motore tradizionale, e da questo punto si deve partire per individuare tutte le possibili soluzioni.
Prima di iniziare l’analisi vorrei essere chiaro su un concetto: l’anidride carbonica è realmente un problema a cui dobbiamo cercare di porre rimedio. L’effetto serra, il riscaldamento globale, lo scioglimento dei ghiacciai sono seriamente dannosi per il nostro ecosistema e purtroppo la CO2 è laprincipale indiziata. Tuttavia l’uomo produce CO2 respirando: in 50 anni la popolazione mondiale è raddoppiata, mentre la percentuale di verde nel pianeta (ricordando che gli alberi trasformanonaturalmente l’anidride carbonica in ossigeno) è calata drasticamente per colpa della deforestazione, che ha provocato la distruzione di circa 600 milioni di ettari di verde.* Dunque, tenendo presente queste considerazioni, ritengo che individuare l’automobile come la principale o l’unica responsabile sia inesatto e forviante.
Al netto di questa breve premessa, ed ora che è chiaro il motivo per cui i veicoli alimentati a combustili fossili siano sulla via del pensionamento, può iniziare l’analisi delle “tecnologie del futuro” partendo dai gettonatissimi veicoli elettrici.
Ormai presentati come “salvator mundi” dai media di tutto il mondo si propongono di risolvere isuddetti problemi in maniera semplice: non producono CO2 poiché funzionano con un motore elettrico, il cui inquinamento (teoricamente) è zero. Non devono operare una combustione per erogare potenza meccanica, quindi non rilasciano alcun tipo di emissione dalla conversione energetica necessaria alla propulsione. Purtroppo però, come spesso accade, quando una cosa sembra troppo bella solitamente non è vera.
Il primo problema sta nella produzione industriale.
I motori elettrici, e soprattutto le batterie, per la loro realizzazione prevedono l’impiego di materiali preziosi come Cobalto, Litio, Grafite, Nichel, Terre Rare, Manganese e tanti altri, la cui estrazione è estremamente complicata e costosa. Tali sostanze, dette CRM (Critical Raw Materials), sono reperibili solo in limitate aree del globo come ad esempio Congo, Ruanda, Marocco, Vietnam, Tailandia, Cina, spesso contraddistinte da sfruttamento del lavoro e situazioni geopolitiche instabili. Inoltre, l’assemblaggio e lo smaltimento di questi componenti prevedono processi di metallurgia pesante estremamente energivori, e dunque inquinanti, se considerato il fatto che i mix energetici di questi paesi hanno una percentuale minima, se non nulla, di fonti rinnovabili. Tenendo presente tutti questi fattori uno studio effettuato nel 2017 in Cina dall’Università Tsinghua di Beijing** permette di comprendere numericamente, in maniera precisa ed affidabile, il reale impatto ambientale dei veicoli elettrici. Il quadro che ne risulta è molto diverso da quanto viene solitamente esposto: la realizzazione di un’auto elettrica produce in media 14.6/14.7 tonnellate di CO2, ovvero il 60% in più di CO2 rispetto ad un veicolo tradizionale, che si ferma in media a 9.2 tonnellate. Questo durante la sola produzione, quando l’auto non ha ancora percorso nemmeno 100 metri. E tali numeri, per via della bassa reperibilità dei materiali preziosi sopra citati, sono inesorabilmentedestinati ad aumentare con l’aumentare della richiesta di veicoli elettrici.
Il secondo enorme problema delle auto elettriche sta nella durata delle batterie.
Il motore elettrico in sé, a prescindere da come venga alimentato, è molto più potente ed efficiente di un analogo a combustione interna e presenta il grande vantaggio di richiedere pochissima manutenzione, avendo meno parti al suo interno. Il motore in sé però non fornisce alcun lavoro se non viene alimentato da corrente elettrica, e qui nascono gli altri grossi limiti dell’auto elettrica: le batterie agli ioni di litio, tecnologia ad oggi già ampiamente adoperata ad esempio negli smartphone, hanno una densità energetica bassissima rispetto ai combustibili fossili; la benzina ha una densità energetica di circa 47 MJ/kg, mentre gli ioni di litio di 0.54-0.72 MJ/kg. Questa tecnologia non permette il raggiungimento di autonomie elevate, risente molto delle condizioni climatiche, limita la velocità di carica e soprattutto subisce un grosso deterioramento con l’utilizzo, proporzionale al numero di cicli di ricarica; ciò fa sì che tutti i veicoli elettrici risentano di una cospicua diminuzione di autonomia con il passare del tempo, obbligando di fatto la sostituzione di batteria, e spesso anche di motore e sistema di gestione elettronica, dopo circa 6-10 anni dall’acquisto. Se si osserva il ciclo di vita di un’auto elettrica, supponendo una sostituzione della batteria e del motore ogni 10 anni, si giunge così a conclusioni molto interessanti: per la produzione della prima batteria e del primo motore, per il loro smaltimento (che produce grossomodo la stessa CO2 della realizzazione) e per la produzione della seconda batteria e del secondo motore, l’auto in 10 anni ha provocato l’immissione di circa 15 tonnellate di CO2 nell’atmosfera. Per rendersi meglio conto di quanto siano rilevanti tali cifre si può effettuare un confronto con un ciclo di vita di 10 annidi un veicolo tradizionale: nel 2018 l’Agenzia Europea dell’Ambente ha calcolato in Europaun’emissione media di 120.8 grammi di CO2 al chilometro per auto; ciò significa che, supponendoancora irrilevante l’apporto delle auto elettriche nel calcolo della media delle emissioni per auto, ogni veicolo endotermico deve percorrere circa 125.000 km in 10 anni per emettere la stessa quantità di CO2 che emette un’auto elettrica per la sola produzione e la sola sostituzione delle proprie batterie e del proprio motore. Inoltre in questo calcolo si suppone che l’auto elettrica nei 10 anni abbia prodotto zero CO2 per muoversi, ma ciò sarebbe vero se venisse caricata con elettricità proveniente solo da fonti rinnovabili, situazione al momento assolutamente irrealistica. Quindi il bilancio reale è ancora più a favore dei veicoli endotermici
Qui sorge il terzo problema, che riguarda la provenienza dell’energia elettrica con cui viene alimentata l’auto.
In Italia solo il 35-40% della produzione annuale di energia proviene da fonti rinnovabili, il chésignifica che per il 65-60% l’elettricità con cui viene caricata l’auto proviene da centrali che utilizzano combustibili fossili. Permettetemi una piccola metafora non molto corretta dal punto di vista scientifico, ma molto esplicativa: seppure i rendimenti delle centrali siano più alti di quelli dei moderni motori endotermici, è come dire che oggi l’auto elettrica ha un motore alimentato a combustibili fossili per il 65-60% della percorrenza; “in compenso” per la produzione delle sue componenti è stato emesso il 60% in più di anidride carbonica. Si noti che ho preso l’Italia come esempio, che fortunatamente è uno dei paesi con più energia rinnovabile prodotta, ma la media mondiale è ben più bassa. Siamo sicuri che questo sia il modo corretto di affrontare l’emergenza climatica? Sembrerebbe proprio di no, tant’è che è previsto un rilevante aumento di CO2 a livello mondiale a cavallo tra il 2030 ed il 2035, dovuto alla maggiore richiesta di veicoli elettici. Alla faccia della decarbonizzazione…
Altro problema: il particolato.
Al centro della caccia alle streghe dei motori endotermici, in particolare di quelli alimentati a Diesel, c’è la produzione di particolato dei veicoli, rei di aver reso le nostre città altamente inquinate e pertanto invivibili. Indubbiamente i valori di smog delle nostre città sono molto alti da troppi anni, ma il fatto che siano i motori endotermici la causa è probabilmente la più grande menzogna della storia dell’automobilismo: da rilevazioni on-board e test in laboratorio si evince che solo il 10% della produzione di particolato dei veicoli proviene dal motore, e di questo 10% di particolato oltre il 99% viene trattenuto dai moderni FAP e DPF. Ora inizia la parte interessante: il90% del PM10 e l’85% del PM2.5 prodotto dai veicoli proviene dall’usura dei freni, degli pneumatici, del manto stradale e della risollevamento delle polveri depositate sulla carreggiata. Considerato che i veicoli elettrici pesano in media il 24% in più dei veicoli a motore endotermico, si giunge alla conclusione che i veicoli elettrici producono più particolato dei veicoli tradizionali! Inoltre questo permette di sfatare anche un altro mito, ovvero quello secondo cui le auto d’epoca sarebbero le più inquinanti. In realtà è facile intuire come queste, pesando talvolta anche meno di un terzo dei moderni SUV, producano molto meno particolato della maggior parte delle auto nuove. Per cui cari sindaci di tutta Italia, se volete migliorare la qualità dell’aria delle vostre città, anziché vietare l’accesso ai centri urbani in base alla classe di emissioni o all’anno di produzione, fatelo in base alla massa dell’automobile, e lasciate in pace una volta per tutte le auto d’epoca. Sicuramente otterrete risultati migliori.
Ultimo problema: le infrastrutture.
Alcuni sostengono che sia possibile pensare ad una mobilità totalmente elettrica per le automobili, ovviamente solo se necessariamente anticipata da una costosissima e profonda revisione del sistema di infrastrutture elettriche. Non è dello stesso parere il CEO di Toyota Akio Toyoda, a capo del più grande gruppo automobilistico al mondo, che nel dicembre 2020 ha espresso il suo scetticismo a tal proposito: “Una rivoluzione da centinaia di miliardi di euro che lascerebbe il Giappone senza elettricità. L’attuale modello di business dell’industria automobilistica crollerà, causando inoltre la perdita di milioni di posti di lavoro. Quando i politici sono là fuori a dire: ‘Liberiamoci di tutte le auto che usano benzina’, capiscono tutto ciò?”. Ad ogni modo, anche assumendo che tale conversione full-electric sia possibile, e facendo finta di non sapere che in Italia solo il 40% delle persone ha un garage privato in cui poter eventualmente ricaricare l’auto, credete sia possibile che stati di grandi aree del mondo in cui scarseggiano beni di prima necessità come acqua, cibo, medicinali, ovvero praticamente tutta l’Africa, parte del Sud America e parte dell’Asia, investano miliardi di euro per creare un apparato energetico ad hoc per le auto elettriche? Si tratta di una popolazione enorme, di miliardi di persone, che non potrà mai accedere a tali tecnologie nel breve termine, e che per forza di cose sarà costretta a rimanere con i motori endotermici ancora per tantissimi anni. L’auto elettrica di fatto è una soluzione -forse- adottabile solo nei paesi più sviluppati. Anche su questo, tuttavia, nutro profonde perplessità: in Italia, paese altamente industrializzato ed al centro della super avanguardistica Europa, abbiamo migliaia di strade disastrate e pericolose, con persone che purtroppo per questo motivo ogni giorno perdono la vita:partirei da questi punti per migliorare la circolazione e la qualità della vita. Ritengo che, se mai si dovesse decidere di investire così tanti fondi nella viabilità, ci siano altre impellenze più importanti da risolvere, le colonnine di ricarica possono aspettare. Per concludere, anche se non ci sono ancora studi con numeri precisi a riguardo, sono altresì sicuro che un intervento di rifondazione totale delle infrastrutture energetiche di un paese non sia ad impatto ambientale zero.
Ma quindi? Qual è la soluzione per la CO2?
Sarebbe bello se ci fosse una soluzione rapida, efficace ed economica al problema. Sembra proprio il classico gatto che si morde la coda… E se in realtà la soluzione fosse così semplice da non vederla? C’è l’idrogeno e ci sono i combustibili sintetici che potrebbero offrire una valida alternativa. Tuttavia io credo che la soluzione debba essere cercata più a monte del processo. Madre Natura, in milioni di anni di evoluzione, ha creato la meravigliosa fotosintesi clorofilliana. Gli alberi sono i nostri sistemi post-trattamento naturali: super efficienti e bellissimi ci liberano naturalmente dall’anidride carbonica tramutandola in ossigeno. Forse nella nostra società consumistica siamo un po’ troppo presi da altri interessi per rendercene conto, ed evidentemente vendere nuove automobili nei paesi industrializzati è più importante. Così nel nostro strano mondosi preferisce prospettare un avvenire ecologico andando a scavare in Congo per estrarre Cobalto, dove magari bambini si ammalano per le condizioni di lavoro disumane a cui vengono obbligati, e riempiendo i veicoli del futuro con un composto altamente tossico come il litio delle batterie,piuttosto che, ad esempio, impedire la quotidiana distruzione della foresta amazzonica, polmone del nostro pianeta. Non dico che l’automobile elettrica sia la causa di tutti i mali della Terra, perché logicamente non è così, ma sicuramente allo stato attuale risulta essere in uno stadio ancora troppo precoce per pensare che possa risolvere tutti i nostri problemi. Le lascerei il tempo di crescere, di migliorarsi, di rendersi davvero sostenibile come ci si aspetta, cosicché, una volta superati tutti i limiti che presenta al momento, possa realmente portarci ad un miglioramento. Ma ora, come visto,è ancora acerba come tecnologia, e puntando tutto su di essa si rischia di andare a peggiorare ancora di più la situazione, e di limitare lo studio su altre possibili soluzioni. Porre paletti adesso sulle altre possibilità è controproducente, i tecnici e gli ingegneri andrebbero lasciati liberi di sfruttare la loro creatività per nuove alternative. Già oggi esistono combustibili alternativi per motori endotermici che eliminano la produzione di CO2 e che in futuro potranno essere adoperati sulle auto che oggigiorno impiegano combustibili tradizionali. Dichiarare il bando delle auto con motore benzina, diesel e metano dal 2035, come avvenuto pochi giorni fa in Italia, è insensato e svantaggioso, poiché limita lo studio su eventuali altre soluzioni. La politica dovrebbe seguire le indicazioni dei tecnici, non il contrario.
Io ho 21 anni, e da studente di Ingegneria mi piacerebbe lasciare un mondo migliore di quello che ho trovato. Sarei felicissimo se l’auto elettrica fosse davvero la soluzione definitiva. Purtroppo così non è, e non capisco il perché di tutta questa smania nel portarla sulle nostre strade. Mi impongono quasi di acquistarla, impedendomi di accedere con la mia Mini Classica di interesse storico e collezionistico all’interno dei centri cittadini, quando come visto inquinerei di più con quella. Allora ragionando un po’ vengono alcuni dubbi: non vorrei che si sia perso un po’ di vista l’obiettivo principale; non vorrei che ci siamo troppo concentrati a sviluppare tecnologie complicatissime da poter vendere a milioni di persone, piuttosto che a cercare di risolvere concretamente il problema; non vorrei che non cambiare auto ogni 3-4 anni sia un danno economico per la società; non vorrei che sia più semplice convincere le persone ad acquistare auto nuove, piuttosto che impedire a nazioni con governi semidittatoriali come Brasile e Cina di distruggere il nostro ecosistema; non vorrei che l’auto elettrica oggi sia acquistata solo per moda.Se mi rispondo ad ogni quesito in maniera razionale, obbiettiva e tecnica giungo sempre alla medesima conclusione. Dopo tutto questo discorso di una cosa sono ormai certo: se oggi hai l’auto elettrica sei sicuramente tecnologico, ma, purtroppo, non sei ecologico.
* https://www.isprambiente.gov.it/it/evidenza/giornata-delle-foreste/foreste-e-biodiversita.-troppo-preziose-per-perderle-giornata-internazionale-delle-foreste
** https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610217309049
Scritto da Nicasio Galano
