Perché non abbiamo tutti un’auto elettrica

I livelli preoccupanti dell’inquinamento atmosferico e le notizie sullo sfruttamento delle risorse petrolifere riaprono periodicamente il dibattito su impatto ambientale e convenienza dei mezzi di trasporto comunemente alimentati a combustibili fossili. E la ricerca di un’alternativa alle “tradizionali” auto a benzina finisce spesso per indicare i veicoli elettrici come possibile soluzione ai problemi della mobilità, perché l’elettricità può essere generata da fonti ecosostenibili e gli EV (electric vehicles) non emettono gas di scarico inquinanti quando vengono utilizzati. Le auto elettriche restano però tuttora poco diffuse e questo dipende (malgrado le diffuse ipotesi su fantomatici complotti internazionali tra case automobilistiche e compagnie petrolifere) da ragioni storiche e tecniche che hanno reso e in parte rendono ancora oggi il motore a combustione interna – alimentato a benzina, gasolio o gas – più pratico e conveniente.

La prima automobile a motore elettrico fu costruita nel 1884 dall’ingegnere inglese Thomas Parker, un inventore vissuto nell’epoca vittoriana che realizzò l’elettrificazione della metropolitana londinese e dei tram di Liverpool e Birmingham. La prima auto con motore a benzina arrivò invece nel 1886, si chiamava Benz Patent-Motorwagen ed era un triciclo progettato dall’ingegnere tedesco Karl Benz, il quale quarant’anni dopo, insieme a Gottlieb Daimler, avrebbe fondato la Daimler-Benz AG, che ancora oggi produce le automobili Mercedes-Benz.

Nei decenni a cavallo tra Diciannovesimo e Ventesimo secolo, a contendersi il nascente mercato dell’automobile c’erano tre tipi di alimentazione: il vapore, l’elettricità e la benzina. Inizialmente le auto elettriche ebbero un’ampia diffusione perché producevano meno rumore e vibrazioni rispetto a quelle a benzina, che inoltre erano difficili da avviare, si surriscaldavano facilmente ed emettevano fumo e odori sgradevoli. L’assenza di transistor, che sarebbero stati inventati solo cinquant’anni più tardi, e il peso delle rudimentali batterie rendevano però le auto elettriche lente (la velocità massima era di circa 30 chilometri orari) e incapaci di coprire distanze superiori ai 50 chilometri: per questo il loro utilizzo era prevalentemente urbano.

Nei primi anni del Novecento alcune innovazioni tecniche migliorarono le caratteristiche delle auto con motore a combustione interna: il silenziatore della marmitta fece sì che il motore a scoppio fosse meno rumoroso e l’invenzione del radiatore risolse il problema del surriscaldamento, rendendo le auto a benzina capaci di coprire distanze sempre maggiori. In quel periodo, inoltre, la diffusione dell’energia elettrica era ancora incompleta e il suo costo molto alto, mentre la continua scoperta di nuovi giacimenti rendeva i derivati del petrolio sempre più economici.

Tuttavia, a dare il definitivo colpo di grazia alla diffusione dell’auto elettrica contribuì in maniera fondamentale un uomo solo: Henry Ford. Il fondatore dell’omonima casa automobilistica era un ingegnere che dal 1891 lavorava per la Edison Illuminating Company, un’azienda costruttrice di centrali elettriche posseduta da Thomas Alva Edison, inventore tra le tante cose del fonografo e della lampadina. Nel tempo libero Ford si dedicava a esperimenti sul motore a scoppio, così nel 1896 le sue ricerche portarono alla costruzione di un prototipo, chiamato Ford Quadricycle. Il quadriciclo fu mostrato a Edison, il quale ne approvò l’idea e invitò Henry Ford a continuare nelle sue sperimentazioni. Nei dieci anni successivi Henry Ford realizzò numerosi prototipi e auto da corsa, tra cui la Ford 999 che nel 1904 sul Lago St. Clair, in Michigan, raggiunse la velocità record di 147 km/h.

Il 1° ottobre 1908 la Ford Motor Company presentò la Model T, la prima auto della storia destinata alla diffusione su larga scala, grazie al suo prezzo accessibile alla crescente classe media statunitense. Questo modello fu il primo a essere prodotto per il mercato di massa, su una linea di montaggio dove gli operai assemblavano componenti realizzati industrialmente, e nel corso dei suoi 19 anni di vita fu costruita in oltre 15 milioni di unità, restando l’auto più venduta per i successivi 45 anni.

Dopo il successo della Ford Model T, l’auto elettrica non fu più ritenuta una vera alternativa al motore a scoppio, che nel corso degli anni diventò sempre più pratico e affidabile. La diffusione del motorino di avviamento elettrico dal 1912 risolse poi un altro problema dell’auto a benzina, quello dell’accensione a manovella, e la crescente rete stradale rese i limiti di autonomia dei veicoli elettrici sempre più evidenti.

L’automobile elettrica scomparve dal dibattito pubblico e dai piani delle maggiori case produttrici fino all’inizio degli anni Novanta, quando il crescente inquinamento atmosferico e le ripetute crisi petrolifere risollevarono il problema riguardante l’alimentazione delle automobili. Negli ottant’anni trascorsi tra la Ford Model T e la Guerra del Golfo, il motore elettrico è stato usato in produzioni limitate o in veicoli particolari, come i carrelli elevatori o il “Moon Buggy” utilizzato durante la missione spaziale Apollo 15, che fu sviluppato dalla Boeing e dalla Delco Electronics, un’azienda parte del gruppo automobilistico General Motors.

L’approvazione negli Stati Uniti del Clear Air Act Amendment nel 1990 e dell’Energy Policy Act nel 1992 rinnovarono l’interesse verso l’auto elettrica negli Stati Uniti e la General Motors – insieme agli altri costruttori – riprese le ricerche sugli EV. Nello stesso periodo il California Air Resources Board introdusse una legge che obbligava i costruttori d’auto a produrre un veicolo totalmente elettrico, pena il divieto di vendere nello stato, per questo nel 1996 General Motors presentò la GM EV1, un’auto elettrica a due posti che non veniva venduta, ma concessa in leasing ai clienti al fine di valutare la fattibilità della costruzione e commercializzazione di veicoli elettrici. L’accoglienza dei clienti fu positiva, ma GM valutò il progetto non sostenibile dal punto di vista economico e – dopo cinque anni e circa 2.500 esemplari prodotti – ritirò tutte le auto, mandandole in demolizione. Nel frattempo i costruttori automobilistici avevano sollevato l’illegittimità della normativa californiana e la loro vittoria in tribunale pose fine alla produzione obbligatoria di veicoli elettrici. Sulla storia di quegli anni e della GM EV1 nel 2006 è stato realizzato un documentario dal titolo “Who killed the electric car?” (Chi ha ucciso l’auto elettrica), a cui hanno partecipato Tom Hanks, Mel Gibson e Martin Sheen in veste di voce narrante.

Ma la principale ragione tecnica per cui l’auto elettrica non ha mai preso il posto di quella a benzina viene dal fatto che, almeno fino ad oggi, nessuna nuova tecnologia ha superato due limiti essenziali: la quantità di energia immagazzinabile dalle batterie e il loro tempo di ricarica, limiti che non riguardano solo l’auto ma tutti i dispositivi elettronici, a cominciare da computer e smartphone.

Oggi la diffusione del motore elettrico sulle automobili è in crescita e nella maggior parte dei modelli in circolazione non sostituisce quello a combustione interna, ma lo affianca formando un sistema “ibrido”. Le auto ibride hanno un normale motore a benzina o gasolio che trasmette il suo moto alle ruote, e uno o più motori elettrici alimentati a batterie che lo aiutano nell’operazione. Una centralina elettronica decide come distribuire l’energia generata da ciascun motore: l’auto può muoversi solo a energia elettrica, solo a benzina o con un misto delle due; nel caso in cui le batterie siano scariche la centralina sfrutta parte dell’energia prodotta dal motore a benzina per ricaricarle. Un’altra fonte per ricaricare le batterie è l’energia che si genera se l’auto frena o rallenta. Quando si smette di accelerare o si frena, un dispositivo dedicato oppone una resistenza al moto dell’auto, e l’energia cinetica – che altrimenti andrebbe semplicemente sprecata nell’attrito con i freni – viene convertita in corrente elettrica. Il funzionamento di questo sistema è simile a quello della dinamo sulle biciclette, con la differenza che il moto della ruota non è usato per accendere una lampadina, ma per ricaricare le batterie.

La prima auto ibrida prodotta in massa è stata la Toyota Prius, che fu messa in commercio nel 1997 in Giappone e arrivò in Europa nel 2000. Da allora ricerca e sviluppo delle tecnologie hanno reso i sistemi ibridi più efficienti e sofisticati, col fine di sfruttare al meglio la maggiore spinta alle basse velocità che il motore elettrico è in grado di offrire – che rende le ibride molto economiche in città – e la sua efficienza energetica molto superiore rispetto a quello a scoppio. Sono state messe in commercio anche auto ibride plug-in, che funzionano come le ibride ma in più permettono di ricaricare le batterie collegando l’auto a una presa di corrente.

Un altro tipo di sistema misto (ancora poco diffuso) è quello “range-extended”, di serie sulla Chevrolet Volt o in optional sulla BMW i3. Questi modelli possono essere definiti EV a tutti gli effetti perché è il loro motore elettrico a trasmettere il moto alle ruote, ma sono anche dotati di un motore a benzina che ricarica le batterie quando queste sono scariche, risolvendo il problema dell’autonomia limitata.

Autonomia e ricarica restano i principali punti deboli delle auto elettriche: la maggior parte dei modelli venduti non supera i 200 chilometri reali, i tempi di ricarica si misurano in ore e spesso sono necessari caricatori specifici e costosi. L’auto elettrica più evoluta in commercio è la Tesla Model S, il suo prezzo di listino parte da 66mila euro e la sua autonomia effettiva va dai 300 ai 400 chilometri, a seconda della versione. Collegata a una normale presa di corrente casalinga (quella a 220V), ogni ora di ricarica equivale a 36 chilometri di autonomia, ma anche nella più pratica delle ipotesi – quella di un connettore a muro apposito montato in garage – per un pieno ci vogliono quattro ore e mezza.

I limiti dell’auto elettrica però non sono solo di tipo pratico. Dal punto di vista tecnico, le batterie sono molto pesanti, costose, complesse e impiegano metalli come il litio, il nichel, il cadmio, che sono disponibili in quantità limitata. Lo stesso discorso vale per il motore elettrico, di tipo sincrono a magneti, che necessita di elementi chiamati “terre rare”, che lo sono di nome e di fatto.

Anche dal punto di vista delle credenziali ecologiche l’auto elettrica non è esente da problemi: è vero che non produce emissioni inquinanti in fase di utilizzo, ma l’energia accumulata nelle batterie proviene dalla rete elettrica e questa si alimenta – nella maggior parte dei casi, almeno – da centrali a carbone, a metano, nucleari. Per calcolare l’impatto ambientale di un EV è necessario usare un parametro diverso rispetto a quello delle auto con motore a combustione interna, chiamato “well-to-wheel”, dal pozzo alla ruota. I dati del Dipartimento dell’Energia statunitense – che comparano le emissioni annue di veicoli elettrici, ibridi e tradizionali tenendo conto di tutta la filiera dell’energia – dicono che negli Stati Uniti la quantità di anidride carbonica prodotta da un’elettrica è pari al 60 per cento di quella di un’auto con motore a combustione interna.

La maggiore diffusione di auto elettriche è un grande passo avanti per ridurre le emissioni inquinanti, ma l’indipendenza dal petrolio non sembra un risultato realisticamente raggiungibile entro poco tempo. A rallentare il passaggio dai combustibili fossili all’elettricità contribuisce molto il basso prezzo del petrolio, in costante discesa nell’ultimo periodo a causa del raffinarsi delle tecniche d’estrazione e della scoperta di nuove riserve.

L’eventuale maggiore diffusione dell’auto elettrica dipende quindi sia dalla rivalità con il petrolio, che da un problema di infrastrutture e tecnologia delle batterie. Finché prezzo, autonomia e tempo necessario per “fare il pieno” non diventeranno comparabili a quelli di un’auto a benzina e la diffusione di stazioni di ricarica non sarà capillare, l’auto elettrica resterà confinata a piccoli numeri e all’ambito urbano. Le ricerche sui supercondensatori alimentano le ipotesi che alla fine si riesca ad accumulare energia elettrica in quantità e tempo comparabili a quelli delle auto a combustibili fossili, ma per ora i limiti tecnici restano.