Nuove auto elettriche ed ambiente

“L’autonomia media delle auto elettriche è raddoppiata in 5 anni”, scrive il Touring Club Svizzero.

E quindi? Sarebbe interessante sapere fino a che punto ciò cambia le carte in tavola in termini ambientali.

Il progresso nel settore della mobilità elettrica c’è stato, indubbiamente. Come sempre, del resto: quando si introduce una nuova tecnologia la curva di apprendimento e le economie di scala migliorano i prodotti e li rendono più economici. Normale amministrazione, insomma.

Il punto, però, è che lo sviluppo ha riguardato maggiormente la fine della filiera energetica, appunto l’utenza che in questo caso riguarda i soli veicoli elettrici (EV). Per il resto, non si vedono enormi cambiamenti, almeno al momento. I veicoli EV potrebbero persino trasformarsi in un flop e non decollare come ci si aspetta. Ma, per altri versi, potrebbero imporsi, arrecando danno all’ambiente.

Perché mai? Non esiste forse una terza via, quella che molti auspicano? Forse sì, forse no. Dipende dalle nazioni e dal mix energetico.

Per capire come porre la questione – almeno a grandi linee – ci vuole un po’ di pazienza e occorre inquadrare il processo del consumo energetico nella sua globalità. Infatti, se si vede solo una porzione (la coda) non se ne viene a capo. Purtroppo, molti vedono solo la coda. E ad alcuni fa anche comodo che sia così.

Attualmente gli EV sono molto spinti da almeno una parte della classe politica in tutta Europa. Questo accade un po’ per demagogia, da parte di chi vuole apparire “green” per figurare come difensore dell’ambiente e racimolare voti, e un po’ per ignoranza tecnica, diciamolo pure. Purtroppo, quando le regole sono imposte dalla classe politica può capitare che vengano fatte scelte errate su scala globale; scelte dalle quali può risultare difficile tornare indietro.

Per il momento, gli incentivi e le norme anti-inquinamento stanno influendo (interferendo?) sul mercato in diverse nazioni, facendo sempre più largo ai veicoli EV. S’immagina un mondo di veicoli interconnessi, sicuri e anche dalle forme accattivanti. Già oggi acquistare una vettura con tanti cavalli silenziosi con autonomia di 4-500 km può fare apparire secondario il fastidio di attendere almeno 20 minuti per la ricarica (fino all’80% della capacità, valore consigliato) o di viaggiare con la paura di non trovare qualche colonnina e dover poi chiamare il soccorso, facendo anche figuracce.

Intanto, che sia chiaro, il motore elettrico non è proprio niente di speciale, anzi è piuttosto banale. Ingegneristicamente parlando, un motore termico è al confronto una vera e propria opera d’arte. Il fatto che il motore elettrico abbia dalla sua un rendimento molto elevato, sia compatto e pesi poco è nella sua costituzione da più di un secolo. Roba del bisnonno.
Si tratta di un’applicazione semplice delle scoperte sull’elettromagnetismo compiute dal vecchio Faraday, geniaccio inglese figlio di un fabbro in un’epoca in cui tutti gli scienziati erano nobili o facoltosi. La difficoltà stava nell’intuire quella legge di Madre Natura, molto meno nello sfruttarla successivamente per la propulsione.

Intendiamoci, il fatto che il motore elettrico sia semplice non lo rende una “baracca”. È vero il contrario: si tratta di un propulsore piuttosto robusto e affidabile. È inoltre un motore rotativo dall’inizio, non occorre trasformare il movimento lineare alternato (dei pistoni) in un moto continuo circolare. Sfrutta direttamente una forza fisica, non la deve trarre dall’agitazione caotica di una miriade di particelle agitate, come nel caso della benzina o del gasolio. Tutto questo mica è poco. Siamo d’accordo.

Nondimeno, su questo propulsore semplice c’è poco margine di sviluppo. Il progresso che si è manifestato negli ultimi anni nella mobilità elettrica non attiene tanto al motore, quanto piuttosto alla (impegnativa) riconversione delle linee di produzione nel settore automotive e, naturalmente, allo sviluppo delle batterie.
Le batterie sono ancora oggi il vero collo di bottiglia nel mercato delle EV: sono ingombranti, pesanti, inquinanti nella produzione e nello smaltimento, si caricano con lentezza, si deteriorano e talvolta prendono persino fuoco. Magagne mica da poco, anche se le percorrenze si sono allungate.

Tuttavia, le batterie miglioreranno; si raggiungeranno densità di energia maggiori (più simili a quelle del carburante) e con meno massa. Possiamo anche pensare che le auto EV che oggi percorrono 400 km effettivi in autonomia fra alcuni anni ne percorreranno 600 o 800.
Verosimilmente, anche i tempi di ricarica saranno più rapidi. E, forse, anche il decadimento degli accumulatori sarà limitato.

Ci saranno così veicoli che da Poschiavo possono raggiungere Napoli o Francoforte con un pieno di batteria; che dispongono quasi della potenza di una Lambo (calmierata); che scaricano una coppia motrice uguale o quasi a ogni regime, per una guida rilassata e goduriosa (un po’ meno per i palati sportivi); che ci fanno aspettare per la ricarica giusto il tempo di un caffè; che si possono facilmente rivendere; e, magari, che non costano più di 30-40’000 franchi di oggi.

Tutto bello, in poche parole. A quel punto gli utenti potrebbero dirsi molto soddisfatti. Ma siamo sicuri che stiamo guardando al futuro in modo obiettivo? Beh, come dicevo, questa è solo la coda del problema. Chi vede solo quella è miope. E, allora, mettiamoci gli occhiali.

Come si sarà intuito, manca completamente lo sguardo al tipo di produzione di energia elettrica che la rete fornisce all’utenza. Già, perché se dobbiamo ricaricare la nostra auto EV da una colonnina che trae risorse dalle centrali termiche, forse non abbiamo fatto molti passi in avanti. Bruciamo combustibili fossili per generare corrente che, a sua volta, deve essere incamerata nella batteria di un veicolo. Non è allora meglio bruciare direttamente il combustibile fossile a bordo?

Arriva subito il critico e replica: Ciccio, stai sbagliando, è una questione di bilanci, cioè di numeri. L’idea di fondo in queste obiezioni è che il rendimento del motore elettrico sia talmente buono (90%) da far risultare positivo il bilancio della conversione fossile-elettrico fino alla mobilità su strada. La convinzione è dunque che l’impiego dei veicoli EV faccia risparmiare a tutto tondo e quindi concorra anche a ridurre le immissioni in atmosfera. Purtroppo, sono balle fresche.

Non stiamo a fare calcoli noiosi, dato che li hanno già fatti altri. Veniamo al sodo, passando più o meno “dal pozzo alle ruote” (from well to wheels), come si dice. Se teniamo conto di tutte le perdite dalla centrale fino alle ruote di una Tesla (un marchio con un rosso di bilancio spaventoso) o altro analogo veicolo, ebbene ci accorgiamo che sono davvero una cifra. Già la dissipazione nel trasferimento dalla colonnina alla batteria e dalla batteria al motore pesa mica da ridere. Si annoverano poi tutte le perdite nella rete elettrica di trasporto e distribuzione. Per non dimenticare le perdite di conversione dalla centrale stessa alla rete. Con le auto EV del futuro non cambierà molto, dato che – bene che vada – saranno solo un po’ più leggere e svincolate dal rifornimento.

In questo percorso della corrente molta energia va persa per effetto Joule, cioè per dissipazione termica. Alla fine, per muovere una Tesla occorre buttare via un sacco di kWh, scaldando l’aria circostante. Pazienza per l’aria, non ce ne accorgiamo. Ma che dire del gas serra e dell’inquinamento che aggiungiamo nel sistema Terra?

Già, ma c’è l’altro piatto della bilancia. Quanta dissipazione costa l’impiego dei vituperati veicoli a combustione interna? Qui dobbiamo tenere conto del consumo dovuto al trasporto dei carburanti alla distribuzione, relative perdite incluse. E poi, ovviamente, del consumo elevato per il movimento dei veicoli stessi. In effetti, il rendimento di un moderno diesel (in italiano si scrive minuscolo) non supera il 25-30%. Quindi, anche qui si butta via energia. Però, guarda un po’, nel complesso queste perdite sono inferiori.

In sostanza, vince ancora il motore endotermico. Non dico come la Germania contro il Brasile nelle semifinali del 2014, ma comunque vince con buon margine. In un paese basato sul fossile questo significa che se tutti girassero con una Tesla si consumerebbe più energia e si causerebbero più immissioni in atmosfera. Questo sì che sarebbe un flop. E non si potrebbe nemmeno tornare alla condizione precedente, dato che occorrerebbe riconvertire linee di produzione e parco macchine. Un casino in formato gigante, fomentato dai politici “green”.

Ecco però che il “signor no” torna alla carica: Ciccio, ti stai dimenticando che le centrali di generazione elettrica del futuro saranno a energia rinnovabile, cioè solari ed eoliche o altre meraviglie (come le mareomotrici). Eh, beh, qui il “signor no” non ha tutti i torti, ma ne ha lo stesso un po’. Vediamo un po’.

È ben vero che se la produzione in rete di corrente per l’utenza fosse tutta da centrali di quel tipo non avremmo immissioni in atmosfera. Come si può negare? Non ci sarebbe infatti uno straccio di combustione, a parte la cottura dei servelà da qualche parte. Ma possiamo davvero raggiungere quel traguardo così bucolico, mentre intorno a noi si sente solo zzzzz, zzzzz dei motori elettrici?

Le centrali solari ed eoliche accusano un maledetto problema: forniscono energia a singhiozzo. Erogano quando tira vento o splende il sole, altrimenti nisba, nada. Evvabbé, dirà qualcuno, quando si hanno condizioni buone si fornisce quello che prima non si è potuto offrire. Peccato che le imprese non stanno ad aspettare al buio, mentre i dipendenti fanno cenette al lume di candela. E, poi, quando arriva troppa energia che si fa? La si spara nello spazio siderale?

La difficoltà qui sta proprio nelle modalità di offerta. La fornitura di energia elettrica deve potersi adattare armoniosamente alla richiesta dell’utenza, così è la storia; dai primi impianti in poi. Altrimenti sono guai, sia tecnicamente che economicamente.

In passato la questione non era poi così ostica, perché a variare era solo la richiesta. Per esempio, il fine settimana molte aziende (se non sono acciaierie) chiudono i battenti. Ecco allora che si diminuiva l’erogazione in rete. Come? Tipicamente, facendo scendere meno acqua dagli impianti idroelettrici, ossia chiudendo il rubinetto. Quasi semplice come dirlo.

Questa semplicità era dovuta a una circostanza caratteristica: c’era una produzione di base costante, detta di “banda” (la grancassa e la tromba non c’entrano niente), sulla quale s’inserivano le modulazioni delle centrali idroelettriche. E chi forniva l’energia di banda? Beh, forse si sarà capito: le centrali termiche. Una volta avviate, queste vanno a regime, devono farlo, e operano con sensibile costanza. Sono come di volani.

In sostanza, si aveva un’energia di banda su cui si adagiava mollemente, come Messalina sul triclinio, la curva di una fornitura regolabile. Una furbata per non buttare via energia e non creare pasticci in rete, con tanto di black-out e penali salate da pagare.
D’accordo, anche le centrali nucleari di ultima generazione e quelle a turbogas possono essere parzialmente regolate, ma ora non entriamo nei dettagli.

Se ora inseriamo nel sistema le centrali verdi eoliche e solari che tanto piacciono al “signor no” introduciamo un’oscillazione addizionale. Non varia solo la richiesta dell’utenza, varia di più anche la fornitura, ovvero quella che dovrebbe essere la risposta all’utenza stessa. Si capisce che questo rompe le uova nel paniere. Le instabilità di rete sono più minacciose e le palanche da cacciare per le disfunzioni pure.

Bene, e allora? Niente di nuovo: sono sempre e solo le centrali idroelettriche a poter salvare capra e cavoli, evitando il buio. Solo che con le nuove rinnovabili in rete occorre fare i salti mortali. Si può risolvere il problemaccio? Sì, ma occorre che vi sia un numero sufficiente di questi impianti. In più è il caso che questi impianti siano dotati di ripompaggio a monte.
Così, quando c’è fornitura in eccedenza dalle centrali eoliche e solari la si usa per immagazzinare energia potenziale nell’invaso di monte, tipo il Lago Bianco (che rispetto alle oscillazioni di certe centrali è poco più di una pozzanghera, senza offese). Quando invece è la richiesta a prevalere sull’offerta, ecco che si fa scendere l’acqua accumulata lassù.

Tutto questo è più complicato e frenetico in questo mondo energivoro. Ma, insomma, si può fare? La risposta è: fino a un certo punto. E qui casca l’asino, caro “signor no”.

Il fatto è, mannaggia, che la gran parte dei salti idraulici sono già sfruttati in Europa. Così, se continuiamo a eliminare centrali termiche di banda, sostituendole con quelle solari e quindi anche aumentando le intermittenze erogative, rischiamo di arrivare a un limite oltre il quale non si possono più regolare le discontinuità. Hai voglia poi a fare previsioni meteo per capire come sarà il tempo e regolare di conseguenza il ripompaggio o il deflusso; che poi in montagna queste previsioni fanno più spesso cilecca.

Il discorso è semplificato. Bisognerebbe esaminare anche le smart grid e gli accumuli nei centri abitati con batterie edilizie, magari riciclate dalle batterie esauste delle vetture EV. Anche gli scambi internazionali hanno la loro importanza. Andremmo però fuori dal seminato.

Tiriamo invece le somme.

In definitiva, se sarà possibile avere un buon numero di centrali eoliche e solari e, contestualmente, un buon numero di centrali idroelettriche (preferibilmente con ripompaggio) per compensare le costituzionali discontinuità delle prime avremo molta energia verde senza rischiare instabilità di rete.

In quel caso soltanto potremo ammettere che una bella Tesla, ad esempio, non sia un veicolo che peggiori la situazione ambientale su scala nazionale. Prima di allora una Tesla deve essere considerata un’auto che localmente inquina meno di altre, ma che concorre a inquinare di più delle altre su scala nazionale.

In quelle condizioni i proprietari di vetture elettriche EV non dovrebbero quindi fare troppo i galletti, spacciandosi per utenti più verdi di altri, perché prenderebbero lucciole per lanterne. Poi, uno può comprare la vettura che vuole, ci mancherebbe, basta che non si faccia prendere per i fondelli dalle mode o che non racconti favole agli altri. A meno che non si rifornisse di ricariche sempre certificate come verdi, che comunque sottrarrebbe al sistema.

Come detto, sul rafforzamento delle centrali idroelettriche non sembra possibile fare troppo conto. Si stima che per arrivare alla convenienza ambientale delle EV occorra circa il 60-70% (a spanne) di energia verde in rete. Nelle nazioni che sono sotto tale aliquota ogni vettura EV è un aggravio per l’ambiente, mentre è benefica per l’ambiente (anche se comporta un consumo complessivo superiore) in un paese dove quella percentuale è superata.

La Svizzera è oltre la soglia: il 75% circa di energia elettrica consumata proviene attualmente da fonti rinnovabili (al netto di import-export). Essendo un montagnoso, il Paese dispone di parecchia energia idroelettrica (66% dell’assorbimento nazionale). E questa è una forma di energia che è rinnovabile, anche se non è una “nuova” rinnovabile. Le nuove rinnovabili sono ancora pochine rispetto ad altri paesi, poco più dell’8%. Gli impieghi fossili sono d’altronde meno del 2%.

Morale della favola, i guidatori residenti in Svizzera di Tesla o altre vetture e vetturette EV possono al momento stare tranquilli: hanno il diritto di sentirsi “green” e godersi la loro auto tra una ricarica e l’altra.
Però, attenzione: circa il 20% del consumo elettrico è ancora derivato dalle centrali nucleari. Questa energia non è rinnovabile, ma nemmeno implica combustione con rilasci in atmosfera.
Il suo décalage dovrà essere compensato nel tempo da nuovi impianti a energia rinnovabile (o CO2 neutra), non da centrali a combustibili fossili; in alternativa, la Svizzera dovrà importare energia da centrali non termiche. In caso contrario, le immissioni in atmosfera potrebbero aumentare fino a un punto tale che il nostro possessore di vettura EV non sarebbe più nelle condizioni di essere un fiero ambientalista.

I progressi nell’autonomia delle auto EV si pongono come fattori che stimolano il mercato delle stesse. Un fatto positivo, finché la percentuale di energia elettrica da centrali non a combustione è sufficientemente elevata. Uno specchietto per allodole, nel momento in cui dovessero tornare a prendere il sopravvento le centrali termiche che, al momento (propaganda a parte), sono ancora le più economiche (grid parity) per kWh immesso in rete.

Roberto Weitnauer