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Rifornimento in autostrada: alta potenza e con carta di credito?

7 Giu

Mappa aggiornata: https://www.freeto-x.it/charge

Stavolta sembra sia davvero la volta buona: dopo anni di inspiegabile ostruzionismo all’installazione di colonnine di ricarica, la Società Autostrade sembra aver finalmente dato il via al cambiamento, decidendo di installare una colonnina di ricarica veloce ogni 50 km:, col progetto Free-To-X si inizia con l’area di servizio di Secchia Ovest, sulla A1, in zona Modena, con una stazione di ricarica super veloce da 300KW di potenza: significa che è possibile ricaricare 250-300 km in 10 minuti; ovviamente è necessario che l’auto supporti questa potenza di ricarica, ma anche se ancora le auto che lo fanno sono ancora poche e costose, il fatto che la tecnologia sia disponibile e in fase di installazione evita che si formi il solito circolo vizioso che ha sempre afflitto le auto elettriche: “non fabbrichiamo auto elettriche perchè non ci sono colonnine, non installiamo colonnine perchè non ci sono auto elettriche”.

Queste nuove colonnine da 300 kW si andranno così ad aggiungere alle colonnine da 350 kW di Ionity:

Mappa aggiornata: https://ionity.eu/#

Evidentemente ormai le cose stanno cambiando in modo considerevole e veloce, come si evince anche dal fatto che stanno via via comparendo sul mercato auto con batteria da 80 o 100 kWh, taglio impensabile solo 10 anni fa. Se da una parte 100 kWh garantiscono 600 km di autonomia, dall’altro con una “vecchia” colonnina rapida da 50 kW servirebbero più di 2 ore ricaricarla, contro i 20 minuti di una colonnina da 300 kW.

Dal punto di vista tecnico, esistono due ostacoli alla “ricarica in 5 minuti”: per ricaricare 600km di autonomia (=100 kWh) in 5 minuti servirebbero:

  • una colonnina da 100/(5/60) = 1.2 MW
  • una batteria ricaricabile a 5C

Una stazione di servizio in grado di ricaricare 4 auto contemporaneamente dovrebbe avere una linea elettrica da circa 5 MW, cioè quella che servirebbe per un quartiere di oltre 1000 appartamenti; oppure, in alternativa, potrebbe servirsi di una linea da “solo” 1 MW, col quale ricaricare il “serbatoio” nottetempo con 10 MWh (1MW per 10 ore), da utilizzare poi durante il giorno per rifornire 100 veicoli.

Più complessa è la questione delle batterie: normalmente, per non rovinarsi, vanno ricaricate a 0.5C o al massimo 1C; per poterle ricaricare a 5C, serviranno forse nuove tecnologie come le batterie a stato solido (SSB), come quelle a cui stanno lavorando Toyota e Imec (2C-3C), ma che dovrebbero essere disponibili solo tra qualche anno, intorno al 2025. Ma non sono solo loro a svolgere ricerche sulle batterie SSB, come si vede da quest oelenco tratto dal rapporto “Solid-State and Polymer Batteries 2020-2030: Technology, Patents, Forecasts, Players“:

6.COMPANY PROFILES
6.1.24M
6.2.Ampcera
6.3.Blue Solutions
6.4.BrightVolt
6.5.Cymbet
6.6.EMPA
6.7.Flashcharge
6.8.FDK Corporation
6.9.Hitachi
6.10.Ilika
6.11.Ionic Materials
6.12.Johnson Battery Technologies
6.13.Kalptree Energy
6.14.Ohara
6.15.Planar Energy Devices
6.16.Polyplus Battery Company
6.17.Prieto Battery Inc.
6.18.ProLogium
6.19.QuantumScape
6.20.Sakti3
6.21.SolidEnergy
6.22.Solid Power
6.23.Solvay
6.24.STMicroelectronics
6.25.Thin Film Electronics ASA
6.26.Toshiba
6.27.Toyota Central Research & Development Laboratories, Inc.

Per quanto riguarda il metodo di pagamento, attualmente è universalmente applicato quello della tessera personalizzata del gestore, collegata a un contratto di fornitura di energia, ma l’articolo citato accenna anche alla possibilità di introduzione, per il progetto “Free To X“, della carta di credito come metodo di pagamento.

Fonti:

Auto elettriche da 700 km di autonomia e oltre

19 Mag

Una nuova generazione di auto elettriche si sta affacciando sul mercato: quelle con “super” batterie da 100kWh e ricarica a 2C o 3C, dati tecnici che si traducono in autonomie di oltre 700 km, e ricarica di 2-300 km in soli 10 minuti, dati impensabili solo 10 anni fa, quando comparvero le auto elettriche di “prima generazione”, con 150 km di autonomia ricaricabili in molte ore.

Una di queste nuove “supermacchine” è la Audi A6 e-tron (ancora un concept), con batteria da 100 kWh ricaricabile quasi a 3C (270 kW), cioè circa 300 km in 10 minuti, ma c’è anche la Mercedes EQS, con batteria da 107kWh ricaricabile a 2C (200 kW), quindi circa 300 km in 15 minuti. La BMW propone la iX con batteria da 100 kWh, mentre la Ford propone la Mustang Mach-E con batteria da 98.8 kWh, ma ce ne sono molte altre con batterie da più di 50 kWh. Purtroppo i prezzi sono ancora esorbitanti, ma il punto importante è che Tesla non è più la “mosca bianca”, con auto con “superautonomia”, il che potrebbe portare nei prossimi anni a un abbassamento dei prezzi dovuti sia alla concorrenza, sia alla produzione di scala, nonchè a una diffusione più ampia delle auto a ricarica ultrarapida e delle relative colonnine: in Italia in pochi mesi si è passati da 1 a 10 colonnine da 350 kW grazie a Ionity, che conta di arrivare presto a coprire l’Italia con 60 stazioni ad altissima potenza.

Resta però il nodo dei prezzi dell’elettricità, al momento tenuti così alti da rendere le auto elettriche, in caso di ricarica pubblica, addirittura meno convenienti di quelle a benzina! Il “prezzo di pareggio”, infatti, è di circa 0.50-0.60 euro per kWh: a prezzi superiori, il costo chilometrico risulterebbe superiore a quello delle auto a benzina, e alcuni gestori propongono tariffe da 0.79 E/kWh!

Meglio quindi ricaricare a casa a circa 0.20 E/kWh, il che però è tecnicamente fattibile solo per i piccoli spostamenti giornalieri, visto che per fare il pieno a una batteria da 100 kWh usando una ricarica domestica da 2.3 kW occorrerebbero due giorni di ricarica continua 24 ore su 24.

Quanto incide il riscaldamento sui consumi di un’auto?

12 Gen

Un’auto elettrica vede aumentare di parecchio i consumi quando si accende il riscaldamento; questo accade perchè mentre sulle auto a benzina il riscaldamento è “gratis“, perchè il motore si riscalda in ogni caso e si tratta solo di deviare o meno il suo calore verso l’abitacolo, nelle auto elettriche il riscaldamento del motore è trascurabile, quindi il calore deve essere prodotto in altro modo.

Un modo molto poco efficiente è usare la classica “stufetta”, cioè una semplice resistenza elettrica riscaldata, attraverso cui far passare l’aria; più parsimoniosa in termini di consumi elettrici è la cosiddetta “pompa di calore“, che non è altro che un “condizionatore montato al contrario”: qualunque condizionatore, infatti, produce aria fredda semplicemente perchè “dall’altro lato” produce aria calda. (però resta da capire perchè non tutte le auto dotate di condizionatore dispongono anche di riscaldamento a pompa di calore, venduto a parte).

In ogni caso, il riscaldamento assorbe diversi kW, arrivando fino a 4 o 5 kW nei sistemi meno efficienti. Con questo risultato:

Muoversi ad appena 35 km/h ma col riscaldamento al massimo comporta gli stessi consumi di sfrecciare in autostrada a 130 km/h senza riscaldamento.

Prezzi delle batterie negli ultimi 10 anni

9 Mar Storico prezzi batterie al litio 2010-2020

Il crollo dei prezzi delle batterie negli ultimi 10 anni.

Storico prezzi batterie al litio 2010-2020

Note: Una comune batteria al piombo per automobile costa 150 euro/kWh.

 

L’ingegnoso sistema di sicurezza della Samsung per le batterie della BMW i3

4 Mar

La BMW i3 monta delle batterie composte di 96 celle Samsung SDI da 94Ah.

Questo brevetto (US 2014/0113166 A1  del  2014) della Samsung illustra il sistema di sicurezza incorporato nelle batterie, destinato a prevenirne il surriscaldamento in caso di corto circuito, chiamato “NSD” (Nail Safey Device).

L’aspetto ingegnoso dell’invenzione è che in realtà il sistema ha una triplice funzione:

  1. protezione da corto circuito
  2. riscaldamento controllato delle celle
  3. rilevamento della temperatura delle celle

Tutte e tre le funzionalità sono implementate dallo stesso componente della cella, una termo-resistenza sottile quanto un foglio di carta (pochi micron) e ampia quanto l’intera parete della cella (visibile in figura); a seconda di come il BMS gestisce tale foglio, esso può:

  1. cortocircuitare esternamente la cella, in modo da far dissipare il calore su una superficie più ampia ed esterna alla cella, evitando così il surriscaldamento dell’elettrolita e la sua possibile ignizione;
  2. esere riscaldato da una corrente esterna in modo da portare la cella a una temperatura adeguata per ricarica e utilizzo, in caso di clima freddo;
  3. fornire al BMS la lettura della temperatura della cella.

 

La prima funzione permette di attenuare la possibilità di deriva termica della cella in caso di problemi: un grosso problema di certe batterie al litio, infatti, è che quando superano una certa temperatura iniziano ad “autoalimetarsi”, ossia il superamento di una certa temperatura innesca un ulteriore aumento di temperatura (thermal runway) , finchè inizia a liberarsi ossigeno dall’elettrolita, che alla fine può incendiarsi.

L’aumento di temperatura può essere dovuto o a un corto circuito, o a una fonte di calore esterna, o alla rottura della cella per intrusione di un corpo metallico estraneo (in caso di incidente).

In tutti questi casi il Nail Safety Device – NSD della Samsung interviene per far abbassare la temperatura e impedire la fuga termica.

Il nome deriva dal metodo abitualmente usato per testare la resistenza delle celle al litio a danneggiamenti meccanici, il “nail penetratin test”, in cui la batteria viene letteralmente infilzata con un chiodo metallico; alcuni tipi di batterie, come le LiPo (litio-polimeri), usate infatti solo nei modellini radiocomandati, reagiscono malissimo a questo test, incendiandosi istantaneamente; altre si limitano a degassare senza incendiarsi; altre ancora sono del tutto indifferenti a perforazioni e persino tagli: le batterie al litio a stato solido (SSB), che prò sono attualmente in fase di studio e non ancora commercializzate.

 

 

Barche elettriche

23 Feb

In questo blog ho trattato mezzi elettrici di ogni tipo… ma non mi erano ancora mai capitate le imbarcazioni.

Ecco invece apparire un lungo e completo articolo sul retrofit elettrico per barche, da cui traggo qualche dato che potrebbe essere utile a qualche “avventuroso convertitore elettrico”. Naturalmente ci sono i “soliti” errori su kW e kWh e sulla resa dei pannelli solari, però c’è una tabella dei consumi che è interessante confrontare coi consumi dei mezzi terrestri:

  • Bici: 0.008 kWh/km
  • Ciclomotore: 0.035 kWh/km
  • Moto: 0.060 kWh/km
  • Minicar: 0.100 kWh/km
  • Automobile: 0.150 kWh/km
  • Autobus: 1.0 kWh/km

Convertendo i valori da miglia nautiche (nm –  nautical miles) a km (1 nm = 1.85 km) si ha:

tabella consumi barca 50 piedi

Aggiungendo al grafico dei veicoli terrestri quello della barca da 50 piedi riportata nell’articolo si ottiene questo grafico:

 

Chiaramente la densità enormemente maggiore dell’acqua rispetto all’aria comporta consumi enormemente più alti.

Per quanto riguarda la faccenda dei pannelli solari citata nell’articolo: loro dicono che con 4 metri quadri di pannelli con efficienza del 18% (=720Wp) possono produrre 5 kWh/giorno d’estate nel Mediterraneo, ma purtroppo le cose sono molto diverse, per i motivi approfonditi in altro articolo; qui ci limitiamo a citare la “regola d’oro” per gli impianti solari italiani:

1 kWp produce 2 kWh al giorno d’inverno e 4 kWh/giorno d’estate (latitudine di Roma)

Questo significa che gli 0.72 kWp produrrebbero 1.44 kWh/giorno d’inverno e 2.88 kWh/giorno d’estate… ma solo se i pannelli fossero costantemente esposti a sud e inclinati di 35°, cosa che è ovviamente impossibile in un veicolo in movimento; ipotizzando che la resa scenda all’80% di questi valori, si avrebbero 1.2 kWh/g e 2.4 kWh/g; incrociando i dati con quelli della tabella sopra, alle varie velocità si avrebbero queste percorrenze:

autonomia barca 50 piedi

Non ho idea di quali siano le necessità di percorrenza giornaliera e di velocità di un 50 piedi, però diciamo che se si vuole solo fare un giretto sottocosta a 8-10 km/h, in estate un tetto di 4-5 m2 di pannelli solari sembrerebbe sufficiente…. a patto di caricare  la batteria il giorno precedente, perchè andando a 8 km/h, 15 km si percorrono in 2 ore, e in 2 ore si ricaricano forse 2-3 km.

Tutta la verità sulla “Volkswagen elettrica da 7000 euro”, la e-Up!

22 Set

  • Riassunto rapido:
    • potenza motore: 60 kW (80 cavalli)
    • consumi: 0.145 kWh/km sul sito italiano, 0.127 Wh/km secondo quello tedesco
    • batteria: 32.3 kWh (fonte)  (di proprietà, non a noleggio)
    • autonomia: 260 km
    • velocità di ricarica: 
      • cavo domestico 2.3 kW: 16 km/ora
      • wallbox/colonnina trifase 11 kW: 76 km /h, pieno in 4 ore
      • connettore Combo CCS da 40 kW (altra fonte)
        • 40 km in dieci minuti
        • 240 km in un’ora
e-Up! consumi

La nuova Volkswagen e-Up, con autonomia aumentata e prezzo ribassato. Vero o falso?

Prezzo ribassato

Vero: il sito VW dichiara un prezzo di 23.350 euro al 22 settembre 2019, ma solo in configurazione base e colore base, qualunque variazione comporta piccoli o grandi supplementi.

Prezzo finale di 7.000 euro

Ancora da confermare. Confermato 14.900 euro coi soli incentivi statali, fino a 6.900 euro aggiungendo gli incentivi regionali, che in Lombardia arrivano a 8.000 euro e sono cumulabili con quelli statali.

Gli incentivi in Lombardia dovrebbero arrivare a 8.000 euro, ma al 23 settembre non era ancora stato emesso il bando finale che deve seguire alle delibere regionali (N. 2089 e N.2090), che dovrebbe essere emesso nell’ultima settimana di settembre (fonte: Regione Lombardia, al telefono). Gli incentivi saranno però subordinati a uno sconto a monte, da parte del  concessionario, del 12% (da confermare) sul prezzo di listino, cioè di 2.800 euro sui 23.350 di partenza, che diventerebbero 20.550. Togliendo da questo prezzo i 6000 statali e gli 8000 regionali (se è possibile applicare in entrambi i casi l’incentivo massimo, ma è da verificare) il prezzo finale in Lombardia sarebbe di 6.550 euro.

Incentivi regionali cumulabili di 8000 euro confermati, vedi post apposito.

Autonomia aumentata

Vero: 260 km WLTP (contro i precedenti 160 NEDC, che equivalevano a 130 WLTP (rapporto NEDC:WLTP = 1:1.21, http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC107662/kjna28724enn.pdf ) )

Batteria

Incredibilmente, nel configuratore sul sito VW non la dichiarano! (per ora. si saranno scordati). Comunque sono 38 kWh.

Velocità di ricarica (*)

  • Da presa domestica standard da 2.3 kW: 16 km ogni ora
  • Con Wallbox trifase da 11 kW: 76 km ogni ora (pieno in 4 ore)
  • Da colonnina fast DC da 40 kW: pieno di 260 km in un’ora,  46 km in 10 minuti

Opzioni di ricarica

  • Cavo shucko/siemens: 20A, 2.3 kW, monofase, lunghezza 4 mt – codice ZITVW36210  euro  221,00
  • WALLBOX
    • Monofase:
      • eMH1 – EVSE 513 – 16A, 3,6 kW – IP54 (per esterni) – cavo 3 metri – codice ZITEVSE513  – euro 615,00
      • eMH1 – EVSE 824 – 16A, 3,6 kW – IP54 (per esterni) – cavo 7 metri – codice ZITEVSE824 – euro 826,00
    • Trifase

 

Incentivi statali applicabili?

Sì.

I 6000 euro di incentivi statali sono applicabili solo al prezzo iva INCLUSA, cosa che non è sempre… scontata, perchè i siti sono internazionali e ogni Paese ha la sua IVA. Sul sito VW dichiarano che 23.350 è il prezzo IVA inclusa, quindi si possono sottrarre i 6000 euro di incentivi statali per arrivare a 17.350. I più fortunelli hanno anche a disposizione vari incentivi regionali per ribassare ulteriormente il prezzo di 2.000-8.000 euro.

Diciamo che si può scendere quindi fino a 9.000 euro, non a 7.000 (salvo ulteriori sconti del concessionario). Comunque un ottimo prezzo, considerando che solo nel 2011 un’auto elettrica con 120 km di autonomia reale WLTP costava 36.000 euro! (la Citroen Czero, per fare un esempio).

Incentivi regionali cumulabili?

, gli incentivi regionali sono cumulabili con quelli statali. Tutti i riferimenti normativi di quelli regionali possono essere trovati qui.

Schede tecniche

  • Vecchia e-up!: link
    • combinato: 0.117 kWh/km
    • Autonomia NEDC: 160 km  (–> WLTP = 130 km, fattore 1:1.21)
    • Batteria: ??? kWh (calcolati: 18 kWh)
    • Velocità massima: 128 km/h
    • Accelerazione 0-100 km/h: 12.4 secondi
    • Coppia: 210 Nm
    • Potenza: 60 kW / 80 CV
    • Ricarica rapida:
      • connettore Combo CCS
      • 0-80% in 30 minuti
        • 80% di 18 kWh = 14.4 kWh –> ricarica a 30 kW?
        • 80% di 160 km = 128 km
  • Nuova e-up!: ??? (sito)
    • combinato: 0.127 kWh/km
    • Autonomia: 260 km WLTP (–> 314 NEDC) (+100%)
    • Batteria: 32.3 kWh (+72%) , garantita 8 anni o 160.000 km (fonte)
    • Velocità massima: 130 km/h
    • Accelerazione 0-100 km/h: 11.9 – 12.4 secondi
    • Coppia: 210 Nm
    • Potenza: 61 kW / 80 CV
    • Ricarica rapida:
      • connettore Combo CCS
      • 0-80% in 60 minuti (ma 80% di 32.3 kWh = 26 kWh ?!?)
      • potenza: 40 kW
  • Up a benzina: link

Caratteristiche (link)

  • Porte: 5
  • Posti: 4
  • Bagagliaio: 250-923 litri
  • Massa: 1229 kg
  • Lunghezza x larghezza x altezza= 360 x 164 x 150 cm
  • Passo: 242 cm

Dotazioni di serie (codice VAQIR494)

  • 2 altoparlanti
  • 2 chiavi con telecomando
  • Alzacristalli anteriori elettrici
  • Attivazione automatica luce di marcia, con luci diurne, funzione “leaving” e funzione “coming home” manuale
  • Batteria 175A (36Ah)
  • Cambio per trazione elettrica (1 marcia)
  • Car-Net e-Remote, durata 3 anni
  • Cavo di alimentazione per presa domestica
  • Cavo di ricarica Mode3 tipo 2 3 32 A
  • Cerchi in lega “blade” 5 J x 15”
  • Climatizzatore “Climatronic”
  • Comfort Pack
  • Coperture per ruote in lega leggera
  • Cristalli posteriori oscurati
  • Cruise Control (Regolatore di velocità)
  • dash pad “shark skin”
  • Design pack exterior”
    • cerchi in lega “blade” da 15”
    • privacy glass
    • specchietti retrovisori in tinta carrozzeria
  • “Design pack interior”
    • dashpad 2D “sharkskin”
    • illuminazione ambiente
    • sedili anteriori regolabili in altezza
  • Display multifunzione
  • “Driver Assistance Pack”:
    • sensori parcheggio posteriori
    • telecamera “rear view”
    • cruise control
  • e-sound – Pedestrian Alert
  • Gusci specchietti esterni e maniglie porte nel colore carrozzeria
  • Illuminazione diffusa
  • Interfaccia telefono
  • Interfaccia USB
  • Letteratura di bordo in italiano
  • Leva del freno a mano in pelle, pomello leva del freno a mano cromato
  • Listelli della soglia anteriore in alluminio, con scritta “e-up!”
  • Montaggio
  • Parabrezza in vetro atermico
  • Paraurti versione sportiva
  • Pneumatici 165/65 R15, resistenza al rotolamento ottimizzata
  • Pomello della leva cambio in pelle
  • Potenza sistema motore elettrico 61 kW motore base: T9U
  • Ricezione radio digitale DAB+
  • Rilevatore di corsia
  • Sedili anteriori con regolazione in altezza
  • Sensore pioggia
  • Sensori di parcheggio posteriori
  • Sistema di navigazione
  • Specchietto retrovisivo esterno regolabile
  • Tire Mobility Set
  • Videocamera per retromarcia “Rear view”
  • Volante multifunzione in pelle

inoltre (link):

  • Airbag laterali di serie
  • Airbag per la testa (integrati negli airbag laterali) di serie
  • Alzacristalli elettrici anteriori
  • Climatizzatore automatico con ventilazione o riscaldamento in parcheggio
  • ESP (Programma elettronico di stabilità)
  • Radio “RCD 215” CD/MP3 2 altoparlanti e presa multimediale AUX-IN
  • Tergilunotto di serie
  • Vetri laterali e lunotto oscurati

Documenti ufficiali Volkswagen

 

Altre elettriche allo stesso prezzo?

Skoda

La “Skoda citigo-E IV” sarà basata sulla stessa piattaforma della Volkswagen e-up!, ma con qualche differenza, per esempio la batteria da 36.8 kWh / 60 Ah invece che 32.3 (anche se l’autonomia dichiarata resta 260 km); avrà una coppia di 210 Nm, una potenza di 60 kW/80CV e ricarica a 2.3 kW, 7.4 kW e 40 kW. Dimensioni: 3.597 mm x 1.645 mm. (fonte)Per il momento non è ancora disponibile in Italia; quando lo sarà, dovrebbe essere elencata qui. Per ora si può fare un preventivo per la Repubblica Ceca, dove i prezzi partono da 430.000 corone, cioè 16.600 euro.

In Italia: 22.300 euro – link

Dati disponibili ad oggi:

  • Lunghezza 3.597 mm
  • Larghezza 1.645 mm
  • Bagagliaio 250/923 litri
  • Porte: 5 
  • Ricarica: 7.2 kW / 40 kW

Seat

Seat MII electric italia

Dotazione di serie
  • Cerchi in lega da 16” Design Gray Machined
  • 6 altoparlanti (passivi)
  • Cavo di alimentazione per presa domestica
  • 1 presa USB
  • Tergicristalli a funzionamento intermittente con sensore luce/pioggia
  • Airbag anteriori frontali e laterali a tendina
  • .Cavo di alimentazione per stazione di ricarica
  • Regolazione manuale in altezza dei sedili anteriori
  • Dispositivo di ausilio al parcheggio
  • Riscaldamento sedili anteriori, regolabile separatamente
  • Climatronic con regolazione aria dinamica, senza CFC

Sito spagnolo: Mii electric: 17.730 euro pre-incentivi

Dotazioni e varianti (sito spagnolo, 13/11/2019):

citigo

(*) Teorica calcolata, non misurata; la velocità di ricarica effettiva è un po’ inferiore per via di perdite, efficienze, stato batteria, tipo colonnina,…

 

 

Energia solare e auto elettriche

12 Set

Riassunto

Servono circa 0.375 m2 di pannelli solari per ogni km di autonomia giornaliera richiesta.

Formula generica

m2 = (FattoreStagione / EfficienzaPannello) * autonomia * consumi

FattoreStagione vale 1/2 d’inverno e 1/4 d’estate

Esempio

Inverno, 20% efficienza, consumi 0.150 kWh/km:

(0.5 m2/kwh / 0.2) * 1km * 0.15kwh/km = 0.375

Spiegazione

Un pannello solare da 1kWp:

  • Produce in media, a Roma, 2kWh/giorno d’inverno e 4kWh/giorno d’estate
  • L’irradiazione solare in Italia è di circa 1kW per m2
  • L’efficienza tipica di un pannello è del 15%, i migliori arrivano al 20% (200W prodotti per ogni 1000W ricevuti)
  • Un’auto elettrica ha un consumo medio di 0.150 kWh/km

Con questi dati, risulta che sono necessari 0.375 m2 di pannelli per ogni km giornaliero di autonomia.

La formula generica, valida per efficienze diverse dei pannelli, consumi diversi del veicolo e periodo diverso dell’anno è:

m2 = (FattoreStagione / EfficienzaPannello) * (autonomia / consumi)

  • FattoreStagione vale 1/2 d’inverno e 1/4 d’estate
  • Efficienza = %
  • Autonomia = km al giorno
  • Consumi = kWh/km

Quindi: m2 = 0.5/eff * km/g * kwh/km


Dimostrazione

kWh giornalieri =

  • 2 * kWp inverno
  • 4 * kWp estate

Quindi kWp= 0.5 kWh/g o 0.25 kWh/g

  • I kWh giornalieri necessari dipendonondall’autonomia giornaliera necessaria e dai consumi:

kwh/g = km/g * kwh/km

  • L’efficienza indica i kW prodotti per kW ricevuto, ma 1 kW è l’irradiazione di 1 m2, quindi:

eff= kWp/ kWr = kWp/m2

Mettendo tutto insieme:

m2=kWp/eff=0.5 kwh/g / eff =0.5/eff * kwh/g = 0.5/eff * km/g * kwh/km

m2 = 2.5 * 0.15 * km/g =0.375 *km/g

Nuove batterie in arrivo dalla cinese ProLogium: al litio, a stato solido, super sicure, economiche, leggere,….

30 Ago

Di “nuove batterie” si parla in continuazione; vediamo se anche queste della PLG  arriveranno realmente sul mercato, come effettivamente successo con le “miracolose” NCM, che grazie alla loro alta capacità hanno rapidamente soppiantato le ormai obsolete LiFePO4.

Batterie al litio a stato solido

La cinese ProLogium Technology  (PLG) ha annunciato la messa in produzione delle sue nuove batterie al litio (LIB _ Lithium Battery) a stato solido (SSB – Solid State battery), dichiarandole più leggere, più sicure e meno costose, con questi dati a livello di intera batteria:

  • Densità volumetrica: 553  Wh/L (contro i 272 della concorrenza; 50% del volume) –> batterie più piccole —> indirettamente più sicure (*)
  • Densità gravimetrica: 255 Wh/kg (contro 154; 80% del peso) (***)
  • Velocità di ricarica fino a 5C (un pieno in 12 minuti)
  • 1300 cicli caricando/scaricando a 1C; 600 cicli caricando/scaricando a 0.5C/2C; almeno 140 cicli caricando a 4C (test ancora in corso)
  • 5% di autoscarica dopo 60 giorni (contro il 25% di altre batterie)
  • Costo: 70% della concorrenza
  • Sistema di raffreddamento  livello di cella invece che di batteria.
  • Tecnologia PLG BiPolar+ 3d, vincitrice dell’innovation award 2019
  • Elettrolita solido –> non infiammabile
  • Alta sicurezza: una cella può essere forata o tagliata senza che si incendi o esploda
  • Alta temperatura di innesco della fuga termica: 230-280° invece che 130°; fuga termica non esplosiva
  • Ricaricabili tra i -20°C e i +85°C (contro 0°+45°C delle batterie classiche)
  • Scaricabili tra -40°C e +85°C (contro -20°C/+60°C)

 

Dettagli tecnici

La Prologium ha brevettato negli anni diverse varianti di batterie a stato solido (LCB – Lithium Ceramic Battery):

  • FLCB (FPC – Flexible Printed Circuit, celle flessibili, 2012)
  • PLCB (Pouch type, a sacchetto, 2014): ricarica al 90% in 12 minuti (velocità 5C) (**)
  • BLCB (BiPolar type, 2018)
  • MAB (MultiAxis BiPolar, 2019): batterie multicella,  impiegano 1/1000 del numero di celle rispetto a una classica batteria

Brevetti di PLG

  • Ceramion: Aumenta sicurezza, aumenta conduttività
  • Microcell: Risolve il problema del brittle, rende possibile RTR e MP
  • Logithium: Permette alta dissipazione del calore
  • BiPolar+: Serie/Paralleli interni a una cella, resistenza minore, maggiore efficienza di assemblaggio, elettronica più semplice
  • S-Inlay: Maggior efficienza di raffreddamento grazie ai canali di raffreddamento interni
  • Logi-pack: Elettronica più semplice, bilanciamento attivo più semplice

 

Altre tipologie di batterie allo stato solido, anche di altri produttori, sono:

  • Solid Polymer (polimeri solidi)
  • Thin film (film sottile)
  • Sulfide (solfuri)
  • Oxide (ossidi)  <— Prologium

Considerazioni

Queste ProLogium MAB permetterebbero ricariche fino a 4C… anche se non è che faccia benissimo alle batterie: a 4C possono essere ricaricate “almeno” 140 volte (i test sono ancora in corso). Sono un po’ pochi: una batteria da 100 kWh permette 600 km di autonomia, che per 140 fa 84.000 km, quindi o si fa una batteria da 200 kWh / 160.000 km (caricabile in 1/4 d’ora solo usando colonnine da 0.8 MW), oppure…speriamo che i cicli siano di più. Per avere 150.000km con una batteria da 50 kWh servono 500 cicli.
 
Certo però è anche vero che le ricariche a 4C si potrebbero non fare tutti i giorni, ma solo prima di viaggi lunghi.

Sicurezza

Una cosa molto importante è questo grafico, finalmente svelato (finora trovavo solo indizi in alcune rare pubblicazioni in PDF di report di laboratorio). Il grafico dice che tutte le nuove superbatterie da 400-500 km che stanno iniziando a installare sulle auto…. (basate su tencologia NCM) si stanno pericolosamente avvicinando al livello di insicurezza delle vecchie batterie LiPo! Mentre queste nuove PLG SSB MAB rialzano finalmente il livello di sicurezza a quello delle LiFePO4, andando addirittura oltre (le batterie a stato solido possono essere anche prese a martellate o trapanate, ma non si incendiano e non esplodono):

sicurezza batterie Prologium PLG MAB

sicurezza batterie Prologium PLG MAB

Note

(*) La Prologium evidenza come batterie più piccole possano occupare nell’auto una posizione più centrale e più distanziata dalle pareti dell’auto, divenendo così meno sensibili a urti in caso di incidente.

(**) Necessitano 5 kW di potenza per 1 kWh, per ricaricare in 12 minuti; per una batteria da 50kWh significa 250 kW di potenza. Le colonnine Ionity sono/saranno da 350 kW.

(***) Con questi dati, un vecchio scooter Zem Star 45  o Ecoitalmotor Geco50 da 1.5 kW del 2011 potrebbe imbarcare, nelle sue 2 batterie estraibili, 4.4 kWh, occupando lo stesso spazio ma pesando 17kg invece che 20; l’autonomia diventerebbe di 125 km invece che 80. Lo Zem Star 45 montava 2 batterie LiCoO2 da 60V/24Ah, il Geco50 2 batterie LiFePO4 da 60V/18Ah

 

Fonte: http://www.prologium.com/upload/Download/20190704-14271669.pdf

Come il tuo impianto solare di casa può salvarti se resti a piedi con l’auto elettrica! :-)

24 Ago

Riassunto

Se si ha a casa un impianto solare a isola (=a batteria), si ha anche un sistema di ricarica di emergenza per auto elettriche, utilizzabile nel caso si rimanga a piedi in ambiente cittadino, dove le colonnine distano tra loro al massimo 1km;  è ovviamente impossibile percorrerlo “a spinta”, ma non è nemmeno indispensabile ricorrere a un costoso carro attrezzi o una costosa ricarica pubblica di emergenza: basta prendere l’inverter e un paio di batterie e portarli alla macchina in panne. Risulta infatti possibile ricaricare:

  • 7 km in 30 minuti (200 metri / minuto)  con ricarica a 6A/1.4kW
  • 5 km in 13 minuti (400 metri / minuto)  con ricarica a 10A/2.3kW

I conti

Consumi tipici:

  • Ciclomotore: 0.035 kWh/km
  • Scooterone: 0.060 kWh/km
  • Minicar: 0.100 kWh/km
  • Auto: 0.150 kWh/km

Tali consumi possono forse considerarsi dimezzati, per minicar e auto, se si procede a “velocità di emergenza” di 40-50 km/h.

Partendo da questi presupposti, si può considerare un generico grafico di una batteria al piombo:

Tabulando questi valori e aggiungendo un po’ di formule, si ottengono queste tabelle, per una singola batteria da 12V/50Ah o per due batterie che formano un sistema da 24V/50Ah:

 

12V

Specifiche batteria Utilizzabilità Ricarica
h C A W Ah Wh Ore Min km km emg
20 0,05 3 30 50 600 20 1200 4 6
9 0,1 6 67 50 600 9 540 4 6
4 0,2 10 120 40 480 4 240 3 5
1,5 0,4 20 240 30 360 1,5 90              2              4
1 0,6 30 360 30 360 1,0 60 2 4
0,6 1 50 600 29 350 0,6 35 2 4
0,22 2 100 1.200 22 260 0,2 13 2 3
0,12 3 150 1.800 18 210 0,1 7 1 2
0,05 4 200       2.400 10 120 0,1 3 1 1

 

24V

Specifiche batteria Utilizzabilità Ricarica Ricarica
h C A W Ah Wh Ore Min km km emg
20 0,05              3            60            50       1.200 20 1200              8            12
9 0,1              6          133            50       1.200 9 540              8            12
4 0,2            10          240            40          960 4 240              6            10
1,5 0,4            20          480            30          720 1,5 90              5              7
1 0,6            30          720            30          720              1,0 60              5              7
          0,6 1            50       1.200            29          700              0,6 35              5              7
        0,22 2          100       2.400            22          520              0,2 13              3              5
        0,12 3          150       3.600            18          420              0,1 7              3              4
        0,05 4          200       4.800            10          240              0,1 3              2              2

Le colonne di interesse sono le ultime 3.

Estrapolando i dati dalla tabella, si ottengono questi risultati:

  • 12V/50Ah/17kg (sconsigliato)
    • Ricarica a 6A/1.4kW: 3 km in 11 minuti estraendo 120A (2.3C)
    • Ricarica a 10A/2.3kW: 1 km in 4 minuti estraendo 200A (4C)
  • 24V/50Ah/35kg (fattibile)
    • Ricarica a 6A/1.4kW: 7 km in 30 minuti (200 metri / minuto) estraendo 60A (1.2C)   <—- Consigliato
    • Ricarica a 10A/2.3kW: 5 km in 13 minuti (400 metri / minuto) estraendo 100A (2C)

Nel primo  caso la batteria sarebbe sottoposta a un fortissimo stress e per di più servirebbero cavi molto grossi; nel secondo caso, specie nel caso di ricarica molto lenta a 1.4kW, la cosa sarebbe molto più fattibile


 

Nota aggiuntiva: sulle auto elettriche c’è un DC/DC converter che trasforma i 300 o 400 V della batteria di trazione nei 12V di quella dei servizi; si tratta cioè di un DC/DC converter monodirezionale di tipo “buck”; se invece montassero un DC/DC di tipo buck/boost, cioè bidirezionale, diventerebbe automaticamente possibile la ricarica di emergenza tramite batteria da 12V: basterebbe aggiungere temporaneamente una o più batterie da 12V in parallelo a quella pre-esistente, e caricare quei pochi Wh necessari per arrivare alla colonnina più vicina.

Sarebbe più economico che installare invece un apposito inverter per gestire questo tipo di emergenze.