Anche alla luce delle recenti polemiche (e conseguenti proposte tecniche) nate in Germania a proposito dell’uso prevalentemente «in termico» degli ibridi plug-in, PHEV, vediamo adesso quali potrebbero essere le caratteristiche minimali da soddisfare per considerare (eventualmente e nel solo uso urbano) anche gli ibridi plug-in come near-ZEV (Zero Emission Vehicle). Aderendo quindi a quel principio di neutralità tecnologica che dovrebbe essere sempre alla base di ogni scelta della politica, nella migliore accezione del termine, per la mobilità
Un po’ di storia, le due diverse origini dei veicoli ibridi
Dopo aver affrontato in un precedente articolo su PROTECTAweb (https://protectaweb.it/mobilita-e-trasporti/le-auto-ibride-alla-spina-phev-il-mercato-e-la-ricerca/) il tema del confronto economico-ambientale tra gli ibridi plug-in, PHEV, e le auto elettriche «pure», BEV (solo a batteria), ripartiamo dalle origini, la nascita dell’ibrido.
E chi meglio di Gian Piero Brusaglino, uno dei padri del veicolo elettrico nel nostro Paese, può raccontarci delle origini di questa tecnologia, l’ibrido automobilistico? Riprendiamo dal suo saggio «Un po’ di storia, le origini» per il volume «Sistemi di propulsione ibrida e elettrica» pubblicato dall’ENEA nel 2009: “Con l’entrata in uso del veicolo a motore a scoppio, apparve, già agli inizi del nuovo secolo, l’opportunità di prevedere un doppio sistema di trazione, per migliorarne le prestazioni, tipicamente in accelerazione. Un veicolo di questo tipo fu brevettato nel 1905 e un’automobile commerciale, attualmente esposta al Ford Museum di Dearborn, Michigan, era già in circolazione negli anni 1910-20. Per entrambi questi veicoli, il motore elettrico contribuiva a raggiungere la velocità di 50 km/h in 10 s, in luogo dei 20 s necessari al solo motore termico. Una prima motivazione del sistema ibrido è stata quindi di tipo funzionale, come supporto alle prestazioni del veicolo”.
Questo grazie alla caratteristica, propria dei motori elettrici, di erogare il massimo della coppia da fermo, mentre nei termici la curva di coppia ha un andamento inizialmente crescente a partire da zero, come si vede in figura. La coppia risultante in un ibrido «parallelo» (che collega entrambi i motori allo stesso albero di trasmissione) è la curva in alto.
Concetto, quello di migliorare le prestazioni, ripreso in tempi recenti allo scopo di migliorare un altro tipo di prestazioni, quelle ambientali e energetiche, che decadono da fermo e alle basse velocità, proprie del traffico urbano, nei mezzi non elettrificati.
Ma negli stessi anni, per risolvere radicalmente il problema dell’autonomia degli autobus elettrici a trazione autonoma stante la limitate prestazioni in termini consentite dalle batterie disponibili al tempo, si pensò all’installazione di un gruppo elettrogeno a bordo mezzo. Che insieme alle batterie durante la marcia inviasse corrente al motore di trazione, e ricaricasse le batterie durante le soste che il particolare servizio prevedeva. Prevedendo naturalmente la ricarica «alla spina» del mezzo in deposito. Gli ibridi dotati di questa particolarità sono definiti ibridi plug-in, PHEV, siano essi ibridi «paralleli» o ibridi «serie».
Riepilogando, si parla di ibrido «parallelo» quando il motore elettrico ha un collegamento meccanico con la trasmissione, e il mezzo in genere deriva da una motorizzazione termica «ibridizzata», per l’appunto. Invece, dove la trazione è esclusivamente elettrica, la derivazione è da un mezzo «a batteria» e questi sono detti «ibridi serie».
Due concetti veicolari, l’uno di origine motoristica l’altro elettrotecnica, che videro la prima realizzazione di successo nella Prius della Toyota del 1997 e contemporaneamente (1996) nei PHEV Altrobus di ALTRA, un’azienda pioneristica nata a Genova dall’associazione di Fiat e Ansaldo, poi confluita in Irisbus.
Ben diverse le tipologie di batterie da utilizzarsi nei due casi, a elevata potenza specifica le une, a elevata energia specifica le altre, e diverse anche le dimensioni del pacco batteria. Più piccole negli ibridi paralleli dove intervengono al massimo per qualche decina di secondi, scaricandosi e ricaricandosi molto rapidamente, mentre abbastanza grandi, con autonomia dell’ordine delle decine di chilometri negli autobus. Sebbene in un autobus ibrido la batteria possa essere 4-5 volte più piccola di quella di un elettrico «puro», che ha tipicamente autonomie di centinaia di chilometri.
Con il tempo, le caratteristiche straordinariamente migliorate delle batterie litio-ione in termini di ricarica rapida e rapidissima hanno in parte superato negli autobus il concetto di generatore a bordo, sostituito dalla ricarica al capolinea a potenze elevate, con il piombo impossibili. Ma rimane attuale il concetto di avere a bordo del mezzo una batteria dimensionata per distanze dell’ordine delle decine e non delle centinaia di chilometri dei veicoli elettrici «puri», con evidenti vantaggi in termini di peso e costo.
Per cui il concetto di plug-in rimase latente, ripreso sporadicamente anche in campo automobilistico ma ritornato di grande attualità per le politiche ambientali che nei centri urbani vogliono solamente Zero Emission Vehicle.
Ma sarebbe possibile riconoscere capacità near-ZEV ad un ibrido plug-in rifacendosi solamente ai dati di omologazione del veicolo? Trattandosi di una caratteristica «premiante» in termini di facilitazioni all’acquisto e di autorizzazioni alla circolazione, la domanda ha molto senso e proveremo a rispondere partendo dalla batteria. Che come nell’elettrico anche nell’ibrido è il componente fondamentale per ottenere capacità ZEV.
Qualche considerazione sulle batterie
Mentre in generale e per le batterie di nuova generazione si rimanda ad un precedente articolo, sempre su PROTECTAweb https://protectaweb.it/mobilita-e-trasporti/batterie-per-lelettromobilita/ si vogliono qui ricordare alcune delle modalità di caratterizzazione in laboratorio delle batterie, perché in questo modo si comprende il significato del contenuto energetico della batteria di trazione indicato nelle specifiche di un mezzo. Ad esempio cosa significa “una batteria da 12 kWh” che Opel dichiara per la sua Opel Astra 1.6 Plug-in? E soprattutto, in questa sede, si arriva ad una posizione interessante per la definizione di un ibrido near-ZEV.
Per l’esecuzione delle prove esiste una normativa internazionale ben precisa, che nel caso delle batterie ad alta energia specifica è la ISO 12405 «Electrically propelled road vehicles Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems».
Nella parte 2 di tale normativa sono specificate le prove da eseguire per le High-energy Applications, quelle che interessano nel caso di un ibrido plug-in, ed è specificato che la misura della capacità, in amperora, e della energia, in chilovattora, di una batteria va misurata con una scarica “a corrente costante ed a temperatura ambiente”. Questo per diversi regimi (correnti) di scarica che vanno da un valore minimo di prova (standard discharge, SD) che si completa in circa 180’, tre ore, fino al valore massimo dichiarato accettabile dal costruttore. Che per una batteria litio-ione corrisponde, salvo diversa indicazione, a una scarica a corrente costante della durata di circa 12’: tanto più grande è la batteria, maggiore è la corrente.
Il rapporto dei due tempi di scarica è quindi pari a: 180’/12’ = 15.
Nell’esempio dell’Opel Astra la batteria da 12 kWh, durante un test in solo elettrico della durata di tre ore, eroga quindi una potenza media di 12/3 = 4 kW, e la Opel dichiara una autonomia di 60 km. 60 km in tre ore corrispondono a una velocità media di 20 km/h, proprio quella del ciclo urbano di omologazione, detto ECE15.
Simulando infatti con un modello la marcia in ambito urbano di una vettura media del peso di quel veicolo (1.603 kg), su di un ciclo urbano[1], ed assumendo un rendimento «medio» del motore elettrico pari a 0,8 si ritrova una potenza media “ai morsetti di batteria” di 3,7 kW, in linea con il valore di 4 kW precedentemente ricavato da considerazioni basate sulla capacità della batteria.
Nel secondo test, scarica completa in soli 12’, la coppia del motore rimane al suo valor massimo fino al raggiungimento della potenza massima erogabile, vedi la figura precedente, e la potenza si mantiene poi massima fino al completamento della scarica.
Ma in che rapporto sta tale potenza massima con quella media, 4 kW, del ciclo urbano? In figura sono riportate le curve di scarica a vari regimi a corrente costante per una batteria da 160 Ah, tra la massima corrente di scarica e quella minima il rapporto è posto pari a 480/32 = 15 e si riflette naturalmente in un rapporto dei tempi di scarica uguale a quello trovato precedentemente.
Durante la scarica (anche in quella in 12’) per le litio-ione la tensione si mantiene costante per gran parte del tempo e di conseguenza il rapporto tra le potenze dipende solo dalla corrente[2], perché P = V x I.
Tra la potenza massima che una batteria è in grado di erogare in una scarica della durata di una decina di minuti e quella corrispondente ad una scarica di poche ore, il rapporto risulta in definitiva dato dal rapporto tra le correnti, cioè all’incirca pari a 15.
Quindi la motorizzazione elettrica di un ibrido plug-in, per utilizzare al meglio la potenzialità della batteria litio-ione, deve essere in grado di erogare per 12 minuti una potenza 15 volte maggiore di quella minima in ciclo urbano, che varia tra 4 e 6-7 kW in funzione della massa. Una potenza elettrica, quindi, che nel caso del mezzo in oggetto deve essere pari ad almeno 4kWx15=60 kW. E, di fatto, l’Opel ha installato sull’Astra una motorizzazione elettrica della potenza di 80 kW, con un rapporto P/M (potenza/massa) pari a 50 kW/tonn.
Valori elevati della potenza della motorizzazione elettrica sono quindi essenziali per il corretto dimensionamento del powertrain di un ibrido che abbia capacità di marcia near-ZEV. Il primo dato da prendere in considerazione è quindi la potenza elettrica disponibile, un dato che, rapportato alla potenza totale alle ruote, viene utilizzato nella definizione di “grado di ibridizzazione”.
Un indice del livello di elettrificazione, il grado di ibridizzazione dei sistemi di trazione
Se ibridizzare un veicolo elettrico puro (ibridi serie) significa introdurre nel suo uso una certa percentuale di energia generata a bordo mezzo a partire da combustibile, ibridizzare un termico (ibridi parallelo) significa aggiungere alla coppia prodotta dal termico una coppia generata da macchine elettriche. In entrambi i casi si perviene ad una (parziale) elettrificazione del sistema di trazione, che va in qualche modo quantificata.
A tale scopo si è pensato a un indice che nei due casi di ibrido, serie e parallelo, ha declinazioni diverse, ma concettualmente identiche, come rapporto tra la potenza aggiuntiva introdotta, termica o elettrica che sia, e la potenza totale alle ruote. Tale parametro, denominato grado di ibridizzazione del sistema di trazione «Hybridization Degree» (HD) fu proposto nel 1998 per gli ibridi serie nella forma sotto riportata, come rapporto tra la potenza del motore termico del motogeneratore e quella totale all’albero, data dalla somma del primo con la potenza erogata dalla batteria:
- HDserie= Pgeneratore termico / P totale all’albero
Successivamente per gli ibridi «parallelo» (con una proposta nel 2001 dall’Argonne National Laboratory) come il rapporto tra la potenza dell’azionamento elettrico e quella totale all’albero:
- HDparal= Pazionamento / P totale all’albero
Che è la definizione che useremo di seguito con riferimento agli ibridi «parallelo», perché tali sono la generalità delle autovetture ibride in commercio.
Nella figura sotto riportata, la larghezza (variabile dall’alto in basso) di ogni triangolo o quadrato corrisponde alla potenza del componente indicato, per ognuno dei gradi di ibridizzazione che si leggono a destra.
Riferendosi all’ibrido parallelo, per un veicolo «non ibridizzato» (HD uguale a zero) la potenza alle ruote corrisponde alla base del triangolo rovesciato che individua il motore a combustione interna (MCI).
Per l’elettrico puro ci sono una batteria e un motore elettrico, il rettangolo, di ugual potenza: la base del triangolo è infatti larga quanto il rettangolo.
In tutti i casi intermedi sia il motore elettrico che un motore (ibrido parallelo) o un motogeneratore (ibrido serie) partecipano alla trazione.
Come esempio applicativo di quanto sopra detto consideriamo sempre la Opel Astra che nella versione ibrido plug-in è dotata di un 1.6 turbo a benzina da 150 cavalli collegato a un motore elettrico da 110 cavalli. La loro potenza combinata è di 179 cavalli.
Applicando la relazione sopra esposta, abbiamo quindi:
HD= 110 / 179 = 42%
Il grado di ibridizzazione permette di dare un’indicazione di massima sul contributo che il motore elettrico dà alla trazione del veicolo rispetto al propulsore endotermico. In altre parole, è una variabile che può fornire un’idea sulla proporzione tra la componente elettrica e quella termica.
La ricerca dell’Osservatorio Auto e Mobilità della Luiss Business School
Quanto sopra esposto (e molto altro) è discusso da anni in ambito accademico, ma poco o niente è stato fatto in ambito legislativo, anche ai fini della necessità di implementare politiche mirate e modellate sugli obiettivi dei policy maker. Vista la ricchezza e la varietà tecnologica dell’attuale panorama delle autovetture elettrificate, è risulta quindi evidente la necessità di mettere a punto e istituzionalizzare una definizione standardizzata che permetta di identificare univocamente i diversi sistemi ibridi. L’unico criterio di distinzione di cui si tiene conto oggi all’interno del sistema di omologazione UE è oggi la bipartizione tra veicoli ibridi ricaricabili esternamente e veicoli ibridi non ricaricabili esternamente.
Per comprendere l’attuale situazione nella classificazione dei sistemi ibridi sono stati individuati e analizzati i principali metodi impiegati. Il risultato è un quadro tutt’altro che omogeneo: su 13 metodologie analizzate sono emersi 9 differenti parametri presi in considerazione.
Il parametro a cui si fa maggior riferimento, sia a livello pratico che dal punto di vista accademico (viene utilizzato in 7 dei 13 casi), è la capacità del motore elettrico di muovere il veicolo senza l’ausilio del motore termico. Si tratta però di un’informazione che oggi manca del tutto all’interno della procedura di omologazione (ciclo WLTP) che non registra la percorrenza in modalità elettrica.
La proposta dell’Osservatorio Auto e Mobilità della Luiss Business School individua il comportamento su strada come elemento distintivo. E per le vetture ibride non ricaricabili esternamente, più che all’autonomia elettrica espressa in chilometri, come avviene per le plug-in, sarebbe maggiormente indicato fare riferimento alla percentuale di percorrenza in elettrico (sia in termini di tempo, sia di distanza percorsa) nel ciclo urbano.
Includere la percentuale di percorrenza elettrica nel ciclo urbano all’interno delle procedure di prova potrebbe fornire il criterio più realistico per un’auspicabile categorizzazione standardizzata dei vari sistemi ibridi non ricaricabili esternamente.
A titolo puramente esemplificativo, si potrebbero considerare i seguenti tre gradini per le tre denominazioni più diffuse[3]:
- Full Hybrid: almeno il 60% di percorrenza a motore a combustione interna spento (sia in termini di tempo, sia di distanza percorsa);
- Middle Hybrid: tra il 30% e il 59% di percorrenza a motore a combustione interna spento (sia in termini di tempo, sia di distanza percorsa);
- Mild Hybrid: tra lo 0% e il 29% di percorrenza a motore a combustione interna spento (sia in termini di tempo, sia di distanza percorsa).
Tale proposta, tuttavia, non può essere implementata nel breve termine, in quanto manca al momento il contesto a livello tecnico e regolamentare.
La ricerca di mercato svolta dalla Luiss ha comportato l’analisi delle caratteristiche a listino delle auto nuove in Italia (762 varianti ibride, distribuite su 244 modelli, commercializzati da 48 marchi).
Il primo indice preso in considerazione per la definizione di un criterio «freddo», immediatamente applicabile a partire dai soli dati di omologazione del veicolo, è stato naturalmente il grado di ibridizzazione, rilevando come in effetti “… le vetture di tipo mild hybrid classico, dove il motore elettrico non muove da solo la vettura, presentano un grado di ibridizzazione fino all’11%, mentre quelle di tipo middle hybrid vanno dall’11% al 30%. Per le vetture full hybrid, invece, il grado di ibridizzazione va dal 30% a salire”.
Come precedentemente detto, però, la potenza elettrica necessaria a conferire al mezzo prestazioni che si avvicinino a quelle di uno ZEV in ambito urbano non può essere determinata completamente da considerazioni che attengono alle procedure di caratterizzazione delle batterie, dalle quali otteniamo solo l’esistenza di un rapporto 1:15 tra la potenza media in ambito urbano e quella massima erogabile.
Infatti, come è intuitivo, la potenza media utilizzata in ambito urbano e periurbano è variabile essenzialmente in funzione della massa del veicolo (date le basse velocità) da un minimo di 4 kW a un massimo di 8 kW. Ad esempio, per un mezzo più pesante dell’Opel Astra precedentemente indicata la potenza elettrica installata di 80 kW (110 CV) potrebbe rivelarsi in qualche caso insufficiente ad evitare l’accensione del termico anche in ambito urbano.
Risulta quindi che il range di variazione della potenza elettrica installata perché l’auto possa utilizzare al meglio la potenza del pacco batterie[4], varia da 4×15 = 60 kW a 8×15 = 120 kW.
Più che parlare di potenza elettrica in assoluto, occorre quindi riferirsi al rapporto Potenza-Massa del veicolo (P/M), quello che ne determina l’accelerazione massima, un valore che non è contenuto nella definizione di «Grado di Ibridizzazione». Tale valore è stato sviluppato dall’associazione tedesca dell’industria automotive (VDA) e viene utilizzato dall’autorità tedesca dei trasporti (KBA) per distinguere le tipologie di sistemi ibridi all’interno delle statistiche ufficiali.
Se infine integriamo nella relazione (2) anche il rapporto P/M, otteniamo un parametro riassuntivo che i ricercatori della Luiss hanno definito come “grado di elettrificazione di un powertrain ibrido, G”, il quale “rapporta la potenza del motore elettrico a quella del propulsore termico e alla massa della vettura (tutti dati disponibili su documenti di circolazione e/o di omologazione), fornendoci quindi un’indicazione sulle reali capacità del veicolo di procedere in modalità elettrica, oltre a consentire confronti fra modelli di segmenti, dimensioni e caratteristiche tecniche differenti”.
G = Pazionamento Pazionamento / M x P totale all’albero
Nella formula suddetta le potenze sono espresse in kW e le masse in tonnellate.
Applicando la suddetta formula al nostro campione di vetture abbiamo rilevato che le vetture Mild Hybrid rientrano in una forbice di valori che va da 0 a 9, quelle di tipo Mid Hybrid si posizionano nel range 1-29, mentre i valori superiori a 29 sono propri delle vetture Full Hybrid.
Una ipotesi di definizione di «ZEV equivalent» per gli ibridi plug-in
La ricerca della Luiss ha pure evidenziato come il 28% degli ibridi (corrispondente a 210 varianti) è di tipo «Plug-in Hybrid» o PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Negli ultimi tempi si registra infatti una crescente applicazione di sistemi ibridi plug-in sia su modelli supersportivi, che possono sfruttare la parte elettrica anche su più motori per governare la dinamica del veicolo, sia con batteria dalla capacità sempre maggiore e dotata di caricatori di bordo di potenza crescente: si è passati da 3 kW in corrente alternata ad un’applicazione piuttosto diffusa della ricarica a corrente continua fino a 50-60 kW o anche di 85 kW fino ad applicazioni estreme di 200 kW, paragonabili in tutto e per tutto alle automobili elettriche. Il dato medio rilevato per la capacità è di 20,3 kWh e quella della percorrenza è di 78,9 km.
In effetti sono state introdotte sul mercato automobili ibride plug-in che garantiscono percorrenze in elettrico vicine o superiori ai 100 km ed elevate potenze di ricarica. La prima è la Mercedes con versioni dotate di autonomie a tre cifre e ricarica fino a 60 kW per Classe C, Classe E, GLC Suv e Coupé, GLE Suv e Coupé e Classe S. Segue il Gruppo Volkswagen, con la Golf e altre vetture su piattaforma MQB Evo, che garantiscono autonomie in elettrico fino a 144 km e ricarica a 50 kW, e l’Audi con le nuove A5, A6 e Q5. Anche BMW con le ibride plug-in delle nuove Serie 5 e X5 vanno oltre i 100 km in elettrico e la Range Rover Sport raggiunge a 125 km senza avviare la sua unità termica.
E naturalmente non mancano i marchi cinesi. La MG HS dichiara 103 km, la BYD Seal U DM-i offre fino a 125 km e ancora meglio fanno le OMODA 7 e 9 (145 km con ricarica a 65 kW) e la nuova ibrida plug-in Lynk & Co 08 (monta un tre cilindri da 1,5 litri con 180 cv abbinato ad un motore elettrico da 82 cv) con una batteria agli ioni di litio da 9 kW che consente di percorrere fino 200 km in elettrico. Volvo e BYD hanno annunciato PHEV di uguali prestazioni e potenza di ricarica fino a 150 kW e CATL, il maggiore produttore di batterie al mondo, presenta Freevoy, una batteria per PHEV o EREV da oltre 400 km di autonomia in elettrico.
Gli ibridi plug-in sono inoltre provvisti di funzioni che permettono di pianificare e mantenere un livello di carica specifico deciso dall’utilizzatore o dal sistema di navigazione in base al percorso grazie alla tecnologia di geofencing. Tale funzione consiste nella ripartizione virtuale del percorso programmato sul navigatore di bordo, in modo da utilizzare il veicolo in modalità combinata o esclusivamente termica nei trasferimenti e in modalità esclusivamente elettrica in contesti cittadini, dove potrebbero aver accesso solo i veicoli ad emissione zero.
La spinta verso il PHEV è di natura legislativa e psicologica: la prima è dovuta attualmente in Italia al regime fiscale del fringe benefit, che ne premia l’adozione da parte delle aziende, la seconda alla capacità di marcia in modalità elettrica unita alla sicurezza di poter eseguire – oltre alla ricarica elettrica degli accumulatori – anche il rifornimento di carburante sulla rete di rifornimento tradizionale, superando la cosiddetta “ansia da ricarica”.
Ma quand’è che un plug-in potrebbe essere definito davvero equivalente ad un veicolo a emissioni zero, almeno in ambito urbano e peri-urbano? E come possiamo individuarlo utilizzando le sole caratteristiche di omologazione? Partiamo dall’elemento di confronto, le caratteristiche degli ZEV attualmente sul mercato, in termini di potenze e di potenze specifiche, rapportate al peso del mezzo.
Considerando l’estensione del range di potenza di 22 vetture elettriche (di 19 marchi diversi, per ogni marca la più piccola di gamma) la potenza varia da 80 kW a 230 kW, con un valore medio di 130 kW. Valori quindi superiori a quelli dei plug-in, perché questi, gli «elettrici puri», hanno mediamente un pacco batteria ben più grande, che assicura le prestazioni massime “in solo elettrico” per un periodo maggiore dei 10-15’ dei plug-in. Ma questo non va a discapito della sicurezza, perché quelle rare volte che in ambiente urbano fosse necessario spingere al massimo il veicolo, nel plug-in partirebbe comunque il termico!
Sempre considerando le 22 autovetture sopra presentate, la potenza specifica varia da un minimo di poco più di 50 kW/tonn nelle auto per uso prevalentemente urbano (dove più che di potenza si dovrebbe parlare di coppia massima, stante le basse velocità in gioco) ad oltre 120 kW/tonn, con un valor medio di 70 kW/tonn (escludendo il caso estremo della Jaguar I-Pace EV400 AWD).
Assumendo quindi come valore minimo accettabile per un plug-in che possa ambire ad essere assimilato a un elettrico «puro» in ambito urbano il valore minimo rilevato tra la selezione di elettrici puri, 50 kW/tonn, otteniamo un criterio che applicato ai plug-in ne verificherebbe le capacità ZEV.
Capacità peraltro ampiamente verificate nello studio ENEA (vedi il già citato articolo https://protectaweb.it/mobilita-e-trasporti/le-auto-ibride-alla-spina-phev-il-mercato-e-la-ricerca/), con una simulazione del traffico che si è avvalsa delle 16.615 tracce di moto registrate in un giorno lavorativo a Roma. Tale studio, infatti, per gli ibridi con autonomia in elettrico di 60 km, come l’Opel Astra, da una percorrenza in elettrico puro, con la sola ricarica notturna, del 90%.
Conclusioni
Suddividere la platea di ibride non ricaricabili tra sistemi Mild Hybrid, Full Hybrid e Middle Hybrid sulla base del parametro numerico, il “grado di elettrificazione di un powertrain ibrido, G”, precedentemente indicato e facilmente calcolabile, potrebbe fornire una classificazione tecnologica oggettiva e realizzabile già con gli strumenti attualmente a disposizione delle autorità nazionali e unionali.
Adottare poi per gli ibridi plug-in un criterio molto ristrettivo basato sul solo rapporto tra la potenza elettrica di trazione e la massa del mezzo, che non dovrebbe essere minore di 50 kW/tonn, potrebbe preludere alla possibilità di assimilarli per uso nel solo ambito urbano a veicoli elettrici puri, considerarli quindi near-ZEV. In modo, comunque, da premiare i modelli utilizzabili più frequentemente in modalità ZEV.
In entrambi i casi, istituzionalizzare una definizione tecnologica di questi sistemi ci sembra un passo indispensabile per implementare politiche mirate e modellate sugli obiettivi dei policy maker. Ad esempio, in molti casi i vantaggi concessi alle vetture ibride, soprattutto a livello locale, si basano esclusivamente sull’omologazione di tipo ibrido. Di conseguenza, essi si applicherebbero anche nei confronti di vetture che con un livello di elettrificazione insufficiente ad apportare benefici tangibili sul piano ambientale. Avendo a disposizione una categorizzazione dettagliata e puntuale dei sistemi ibridi, le amministrazioni potrebbero ponderare al meglio i vari benefici in base alla tipologia di vettura.
Premiare una o più tecnologie elettrificate, di per sé, non garantisce infatti una riduzione delle emissioni di carbonio. Sebbene molti veicoli ibridi (con una qualsiasi delle tecnologie sopra citate) siano più puliti ed efficienti rispetto ai modelli comparabili a benzina o diesel, esistono diversi modelli non elettrificati che emettono livelli di CO2 inferiori, rispetto a molti HEV e PHEV. Ad esempio, l’auto a benzina più pulita nel listino italiano emette circa 108 g di CO2/km secondo il ciclo WLTP. Sebbene molti HEV e PHEV siano più efficienti, alcuni hanno anche emissioni di CO2 superiori a 108 g di CO2/km.
Abbracciare una definizione tecnologica – senza affiancare a questa un parametro quantitativo – potrebbe favorire ingiustamente i modelli ibridi meno efficienti rientranti in quella definizione, a discapito di modelli più efficienti, che tuttavia non sono ricompresi nella definizione tecnologica. Per massimizzare l’efficacia delle politiche ambientali e di mobilità, le istituzioni dovrebbero utilizzare una definizione tecnologica quanto più esplicativa delle varie soluzioni presenti sul mercato, abbinata a un parametro quantitativo stabilito in funzione degli obiettivi da raggiungere.
[ Giovanni Pede, già Responsabile dei laboratori automotive dell’ENEA ]
[ Fabio Orecchini, Professore ordinario di Sistemi Energetici Università Guglielmo Marconi e Direttore Osservatorio Auto e Mobilità della Luiss Business School ]
[ Adriano Santiangeli, Ricercatore di Sistemi Energetici per la Mobilità Università Guglielmo Marconi e Coordinatore delle attività scientifiche dell’Osservatorio Auto e Mobilità della Luiss Business School ]
[1] Un classico ciclo urbano ECE15, modificato in ragione delle reali percentuali di tempo di sosta ricavate da prove su strada, nel quale le soste sono ridotte al 14% (invece del 30). Vedi «Real Drive Truth Test of the Toyota Yaris Hybrid 2020 and Energy Analysis Comparison with the 2017 Model», Fabio Orecchini, Adriano Santiangeli, Fabrizio Zuccari, Adriano Alessandrini, Fabio Cignini e Fernando Ortenzi, Energies 2021, 14, 8032.
[2]Approssimando per eccesso, perché le tensioni di scarica sono sì costanti nel tempo, ma un po’ diverse tra di loro, e minore quella per la scarica rapida.
[3] N.B. tali percentuali si riferiscono alle percorrenze in solo elettrico, non alle percentuali di elettrificazione dei diversi power-train riportati a puro titolo indicativo nella figura precedente.
[4] Per i 12’ corrispondenti a una scarica alla corrente massima ammissibile dalla batteria.
