Archivio | marzo, 2014

Dati tecnici dettagliati Volkswagen Golf elettrica

30 Mar

Ho trovato un interessante documento contenente dati molto dettagliati sulla Golf elettrica (presi da questa ricerca), difficilmente reperibili in genere per altri mezzi; oltre ai classici Potenza, Coppia ed Energia delle batterie, abbiamo infatti:

  • Energia effettiva delle batterie: 37 kWh
  • Energia utilizzabile delle batterie: 30 kWh

Quindi è impossibile scendere sotto il 20% di SoC (State of Charge), o, detto al contrario, salire oltre l’80% di DoD (Depth of discharge), requisito indispensabile per garantire una durata di migliaia di cicli – piuttosto che centinaia – per le batterie.

Altri dati:

  • Caricabatterie da 6 kW (230V/32A)
  • Tensione batteria: 330V
  • Corrente massima batteria: 460 A

Da questi dati possiamo ricavare gli Ah della batteria (37000/330=112 Ah), e quindi l‘intensità massima di scarica (460A/112Ah = 4C), un p0′ alta (l’ideale sarebbe non superare 1C), ma come è detto è “di picco”, quindi non costante, ma solo alla massima accelerazione. Per procedere a velocità costante di 130 km/h bastano, secondo lo studio,  37 kW; riassumiamo quindi i dati appena calcolati:

  • Capacità batteria: 112 Ah
  • Intensità massima di scarica: 4C
  • Intensità di scarica a 130 km/h:  27kW/81A/0.72C,  37kW/114A/1.01C

La ricerca indica anche la potenza del recupero di energia in frenata, lamentandone la scarsa efficienza rispetto ai 150 kW di potenza del motore:

  • 50 km/h 7.3 kW
  • 80 km/h 11.6 kW
  • 100 km/h 15.0 kW
  • 120 km/h 19.2 kW

In realtà, se si considera la potenza necessaria per muoversi a quelle 4 velocità costanti, non mi sembra ci sia una grande inefficienza:

  • 50 km/h 5.6 kW
  • 80 km/h 11.6 kW
  • 100 km/h 20.63 kW
  • 120 km/h 30.60 kW

Rapporto potenza rigenerazione / potenza a velocità costante:

  • 50 km/h 130%
  • 80 km/h 100%
  • 100 km/h 73%
  • 120 km/h 63%

La percentuale superiore al 100% è facilmente spiegabile col fatto che la decelerazione di una frenata può essere molto più potente di qualsiasi accelerazione (tant’è che in certi casi la potenza di rigenerazione non può essere indirizzata sulle batterie per evitare di danneggiarle), quindi a maggior ragione la potenza prodotta può essere più alta di quella necessaria per muoversi a velocità costante; il fatto che la rigenerazione sia più potente a basse velocità è spiegabile col fatto che le frenate a bassa velocità (in città e in percorsi extraurbani) sono più intense perchè possono essere fatte anche per fermarsi completamente, cosa che invece alle alte velocità succede raramente, perchè ci si limita a usare i freni per rallentare.

Interessante riportare anche l’intensità di ricarica delle batterie dovuta alla frenata rigenerativa:

  • 50 km/h 5.6 kW/17A/0.15C
  • 80 km/h 11.6 kW/35A/0.31C
  • 100 km/h 20.63 kW/63A/0.56C
  • 120 km/h 30.60 kW/93A/0.82C

Da qui vediamo anche che probabilmente la frenata rigenerativa è anche tarata in modo tale da non ricaricare la batteria a più di 1C per evitare di affaticarla ad ogni frenata (anche se è stato dimostrato che le ricariche veloci, in particolare della Nissan Leaf, influiscono pochissimo sulla vita delle batterie).

Questa “ricarica rigenerativa moderata”, insieme alla menzionata “riserva di carica” del 20% e alla scarica costante di 1C a 130 km/h, lascia pensare a una grande longevità delle batterie di quest’auto (forse anche 3 o 4000 cicli, se si tratta di LiFePO4 di ultima generazione); per le altre auto attuali questi valori sono probabilmnte più del doppio perchè in genere le batterie sono da 15-20 kWh invece che 30-40 come in questa.

Invece la potenza necessaria per andare da 0 a quelle velocità dipende dal tempo impiegato, quindi non è direttamente confrontabile, a meno che non si abbiano i dati opposti, di tempo per frenare da quelle velocità fino a zero.

Tornando invece ai dati “classici”:

  • Potenza di picco: 150 kW
  • Coppia: 220 Nm
  • Massa: 1602 kg

Questo ci permette di ottenere altri due parametri, utili per valutare la capacità di accelerazione dell’auto:

  • W/kg = 94 (Rispetto al “minimo sindacale di 40 per le auto e 20 per le minicar)
  • Nm/kg = 0,137 (al momento non ho valori con cui confrontarlo)

Il documento non indica  quale accelerazione 0-100 km/h permettano questi dati, ma sapendo che 20 W/kg bastano per andare da 0 a 50 in 5 secondi (GreenGo Icaro) e 40 bastano per andare da 0 a 100 in 15, dovremmo essere intorno ai 10 secondi, come appunto dichiara la Casa.

Particolarmente insolito è poter conoscere i dati di potenza assorbita dai vari apparati di bordo:

  • Sistemi di base: 300 W
  • Fari: 200 W
  • Riscaldamento: 3000 W
  • Condizionatore: 3600 W

I consumi di energia restano sotto i 120 Wh/km in città (<50 km/h), arrivano a 150 entro velocità di  80 km/h (extraurbano), mentre in autostrada, alla velocità massima di legge di 130 kW/h, sono di 300 Wh/km, e in media sono stimati in 206 Wh/km (e non kWh/km come erroneamente indicato nella ricerca).

La massima autonomia, 310 km, si avrebbe alla velocità costante di 30 km/h, mentre a velocità più comuni di 50 e 90 km/h diventa di 270 e 180. Con il riscaldamento acceso (3000 W), questi valori si riducono, secondo il modello, a 170 km di autonomia massima, che questa volta si ha a 50 km/h, e 140km a 90 all’ora; col condizionatore (3600W) si potrebbero ipotizzare 100-130 km.

  • Autonomia a velocità costante : 180-270 km (140-170 con riscaldamento, 100-130 con condizionatore)

In realtà ovviamente un’auto non viaggia a velocità costante, quindi per calcolare l’autonomia bisogna conoscere i Wh/km consumati in media su un determinato ciclo di test.

Dalle decine di test effettuati e/o simulati risulta che l’autonomia minima possibile nelle peggiori condizioni possibili (basse temperature, riscaldamento acceso, fari accesi, velocità estremamente alte o estremamente basse…)  sarebbe di 45 km, mentre nelle condizioni migliori, a qulunque temperatura e su qualunque ciclo di prova utilizzato e senza riscaldamento/condizionamento, l’autonomia complessiva non supera mai i 200 km, rispetto ai 330 massimi ipotizzati a velocità costante di 30 kmh.

Questo interessante grafico riassume questi dati:

autonomia-golf

(Dalla linea che rappresenta il modello ideale si capisce facilmente perchè per gli scooter elettrici l’autonomia dichiarata sia sempre quella a 30-40 km/h…)

Lo stesso grafico, ma in “situazione pessimistica” (inverno, -5°C, riscaldamento sempre acceso) diventa un po’ “triste”:

autonomia-golf2

 

Preoccupante pensare che le auto elettriche attuali hanno batterie grandi la metà… e quindi, teoricamente, grafici alti la metà di questi, che rendono molto preoccupante l’autonomia di un’auto elettrica attuale con climi molto rigidi: possibile che a New York (ciclo NYCC) un’auto con batteria da 15 kWh d’inverno abbia autonomia di 23 km?!?

Un altro dato interessante che si legge nella ricerca è che la capacità disponibile della batteria varia tra 30 kWh a 20°C e 23-24 kWh a -5°C, quindi il 77%; oltre a questo, come detto, d’inverno bisogna considerare i 3000 W in più consumati costantemente dal riscaldamento.

La ricerca dice che tra situazione-base (fari spenti e riscaldamento spento) i consumi sarebbero di circa 180-210 Wh/km, che salirebbero a 240-260 con fari e riscaldamento accesi; nei due casi si avrebbero quindi autonomie di 143-167 km e 115-125 km, e un’autonomia media, dati i consumi medi di 206 Wh/km, di 145 km.

Va detto che la ricerca stima nel 30% l’efficienza della frenata rigenerativa, mentre a me risulta che i sistemi di rigenerazione abbiano un’efficienza prossima al 100%, ma che al massimo l’energia recuperabile con la decelerazione è del 10-40% (perchè non si può recuperare l’energia dispersa dall’asfalto e dall’aria, che ammonta al 60% in città e addirittura al 90% in autostrada). Nella ricerca non è chiaro se il 30% sia il prodotto dell’efficienza per la percentuale fisicamente recuperabile, o altro.

 

 

 

 

Siti di notizie e ricerche su mezzi elettrici

26 Mar

Il panorama dei mezzi elettrici è in continua evoluzione; ecco un elenco di siti utili (purtroppo quasi tutti in inglese) da cui attingere informazioni sulle ultime novità: In italiano:

  • http://auto.opinionzine.com/– notizie e ricerche sui mezzi elettrici (in italiano)
  • http://scix.it/ – notiziario scientifico – Elementi per lo studio di concetti e sistemi ecocompatibili di propulsione e moto

In inglese (Europa):

In inglese: NOTIZIE:

RICERCHE:

Dove finiscono tutti i soldi di un pieno di benzina?

9 Mar

Ogni volta che mettiamo 50 euro di benzina nella nostra auto, pensiamo che si tratti di soldi ben spesi, che ci serviranno per per percorrere almeno 400 chilometri (considerando 15 km con un litro e 1,7 euro al litro).

Una ricerca svizzera ci mostra invece come oltre 2/3 di questi soldi siano del tutto buttati; a meno che non li spendiamo per fare il pieno, anzichè di benzina, di elettricità: in questo caso una ben più ampia percentuale dei nostri 50 euro servirà effettivamente a muovere l’auto.

Illustriamo la cosa con un paio di grafici:

energia-min-autostrada-detailQuesto grafico ci mostra dove vanno a finire esattamente i nostri 50 euro se li usiamo per la benzina: addirittura il 57% servirà solo a scaldare il motore… che si scalda talmente tanto che servono radiatore e ventola per raffreddarlo, che consumano ulteriore benzina; nella combustione si perde un altro 3%; la pompa che serve a inviare il carburante al motore si mangia un altro 3%, come pure altri 3% sono mangiati dagli attriti interni del motore; e un altro 3% se ne va per la pompa dell’acqua, per ricaricare la batteria dei servizi…  Infine un 5%  è disperso negli attriti della trasmissione; alla fine, un incredibile 72% dei nostri 50 euro è servito a tutto… fuorchè a spingere l’auto! Alle ruote arriva infatti solo il 26% dell’energia proveniente dal carburante, di cui il 2% viene oltretutto buttato via nelle frenate, quindi solo il 24% potrà essere impiegato per vincere l’attrito dell’aria e delle ruote, cioè per muovere la macchina.

Alla fine della storia,  poco meno di 1/4  dei nostri 50 euro (quindi solo 13 euro) servono effettivamente a muoversi, il resto sono soldi buttati.

E cosa succede se invece passiamo a un’auto elettrica?

Un altro mondo:

energia-min-autostrada-elettrica-detail

La stragrande maggioranza di perdite, attriti e sprechi scompaiono, per cui alla fine arriva alle ruote ben il 66% dell’energia inizialmente contenuta nell’elettricità immessa nella batteria! Persino l’energia temporaneamente dispersa nelle frenate, essendo in realtà reimmessa nelle batterie grazie alla frenata rigenerativa, può essere successivamente riutilizzata.

Nel complesso, quindi, in un’auto tradizionale 3/4 dei soldi che spendiamo in rifornimenti se ne andranno in fumo, mentre su un’auto elettrica solo 1/3 dei nostri soldi risulta “sprecato” dagli attriti interni di motore e trasmissione, ma addirittura solo 1/4 se i motori elettrici si trovano direttamente nelle ruote.

In questa pagina è possibile approfondire l’argomento e scoprire come cercare di risparmiare preziosa energia guidando un’auto, sia essa elettrica o a benzina: