Non si tratta più ormai di una novità, né di un capriccio.
Negli ultimi mesi le auto elettriche hanno preso il sopravvento alla luce dei recenti sviluppi storici nel mondo dei consumi.
Attenzione alle emissioni quindi, consumi più che sostenibili e prestazioni invidiabili. Le auto elettriche sono entrate a far parte della lista dei desideri di moltissime persone, in una evoluzione continua che le vede protagoniste da anni.
Ma come è fatto il motore di un'auto elettrica?
Ottime prestazioni
Chi pensa che un motore elettrico sia carente dal punto di vista della resa si sbaglia. Oggi infatti, le ultime versioni dei motori elettrici di alta categoria possono facilmente essere paragonabili ai cugini termici, per potenza e prestazioni. Le potenzialità di propulsione e accelerazione di un motore elettrico, anche di dimensioni contenute, potrebbero davvero sbalordire.
Il motore elettrico inoltre, possiede alte capacità propulsive già a 0 giri/minuto, e non ha quindi bisogno di un regime minimo di rotazione per arrivare alla sua massima spinta.
Il vincolo che però un motore elettrico è costretto a subire è principalmente rappresentato dalle condizioni di dissipazione del calore, che lo stesso svilupperebbe in grandi quantità. Non possiede in via teorica limiti meccanici quindi, ma fisici.
Parliamo di autonomia
In via pratica però, un limite esiste eccome.
Siamo abituati a pensare ad un motore elettrico pieno di potenzialità, ma è importante capire che, se applicato ad un mezzo di trasporto come le automobili, il discorso cambia.
Un'auto ha necessità di muoversi liberamente nello spazio, senza una traiettoria predefinita, cosa che non succede, ad esempio, nei treni. Ha quindi bisogno di un'allocazione fisica per immagazzinare l'energia della carica, e lo fa sfruttando speciali batterie di accumulatori. Un sistema che possiede, anch'esso, dei limiti, ovviamente.
Maximilian Fichtner, docente di Chimica dello stato solido all'Università di Ulm e capo del Dipartimento Sistemi di accumulo energetico al Karlsruhe Institute of Technology, spiegava a Volkswagen nel 2021 che la progressione dello sviluppo dei motori elettrici sta prendendo velocità, partendo proprio dalla conformazione delle batterie che attualmente nel loro ingombro contengono solo il 25/30% di materiale di stoccaggio.
"La prossima generazione di batterie, spiegava Fitchner, sarà progettata in modo più efficiente e la quota di stoccaggio potrebbe quasi raddoppiare aumentando così il contenuto energetico oltre a ridurre i costi di produzione."
Ma il motore elettrico?
L'architettura di un motore elettrico è estremamente semplice, possiede infatti due soli componenti principali:
lo statore: è composto da un conduttore che genera dei campi magnetici variabili in netta opposizione con quelli generati dal secondo componente;
il rotore: è dotato di magneti permanenti che insieme allo statore trasmettono l’energia necessaria alle ruote per muoversi.
Questi elementi, chiamati coppia motrice, interagendo permettono di generare movimento e sono alimentati dalla corrente, tranne nei casi di motore senza spazzole (brushless) dove solo lo statore viene alimentato in corrente. I motori elettrici sono costruiti per funzionare in corrente continua o in corrente alternata e in ogni caso usufruiscono di un inverter per la generazione della corrente trifase.
Parte fondamentale del veicolo è comunque la batteria, che come anticipato accumula l'energia per il movimento del veicolo e che ha un'autonomia per ricarica che va dai 300 ai 400 km o in alcuni casi anche 800 km.
Un motore più semplice da produrre
Il motore per vetture elettriche è, come abbiamo visto, estremamente semplice nella sua struttura, rispetto ad un motore a combustione interna, perché la tecnologia meccanica applicata al movimento dell'auto elettrica non necessita di particolari ulteriori componenti.
L'auto elettrica può fare a meno persino del cambio: il motore è in grado di gestire da solo l'andatura senza bisogno di modificare il rapporto di trasmissione che, su quasi tutti i modelli in commercio è fisso. Anche se vi sono casi di nostalgici del cambio manuale , l'assenza nei motori elettrici di un componente di simile portata rappresenta una parte importante in meno da sottoporre a manutenzione.
Ma è dal punto di vista della produzione industriale che la semplicità del motore elettrico rappresenta un vantaggio importante. Come spiegato da Massimo Bardissone, amministratore delegato di MeC, società specializzata in ingegneria economica, il BOM (Bill of Materials) di un'auto 100% elettrica e di un'auto con motore termico contiene il 10-15 % di righe in meno rispetto a quello della seconda.
Ma non solo nel motore si vede l'innovazione produttiva: Tesla ha implementato recentemente un sistema di presse che riescono a rendere il montaggio del telaio della sua Model 3 un meccanismo che coinvolge un solo pezzo, invece degli 80 che includeva in precedenza. Una novità che si deve all'ingegno italiano di Idra, azienda della provincia di Brescia.
Progetti ambiziosi inoltre, come quello che coinvolgerà presto Volkswagen, prevedono la progettazione e la realizzazione di un motore in blocco unico, che al suo interno conterrà la trasmissione a singolo rapporto, l'inverter ad alta potenza, e anche l'elettronica di controllo e il software. Un nuovo traguardo in una filiera dai tempi sempre più ridotti forse?
L'evoluzione delle filiere produttive
Non solo progettazione, quindi.
Le filiere produttive dovranno adattarsi anche a nuove esigenze, come quella sostenuta da aziende italiane come Angelantoni, che si occuperà di realizzare per BMW 103 camere climatiche. Gli impianti utilizzati per mettere alla prova le batterie in condizioni termiche estreme, simulando tutti gli ambienti in cui si può trovare un’auto nel suo ciclo di vita, da quelli più freddi a quelli più caldi.
Come non citare poi la nostra stessa realtà aziendale, che non solo promuove e lavora direttamente per implementare tecnologie a basso impatto ambientale, ma che annovera tra i suoi clienti importanti player della mobilità elettrica.
E poi ancora la nuova componentistica, la produzione delle batterie e la trasformazione di reparti ultra decennali, che così come li conosciamo presto potrebbero non esistere più. L'industria sarà pronta ad accogliere, non senza difficoltà, un cambiamento ormai inevitabile? Filiere produttive che dovranno coesistere con nuove necessità e campi di intervento, formazione apposita e molta, costante, crescente velocità.