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Progetto Life-Save, ex “HySolarKit”, per auto elettrica solare

27 Giu

Alcuni anni fa scrissi un articolo sull’impossibilità tecnica di realizzare un’automobile a energia solare: link.

In questi giorni si riparla di auto a energia solare per via dell‘incidente mortale capitato a un veicolo sperimentale del CNR, che stava per l’appunto sperimentando questo tipo di veicolo (*).

Premesso che al momento in cui scrivo non si sa ancora la causa dell’esplosione all’origine dell’incidente, di sicuro tale causa non possono essere stati i pannelli solari. In ogni caso, questo articolo tratta solo gli aspetti tecnici relativi all’utilizzo dell’energia solare per muovere un’auto elettrica, e del perchè è inutile provarci.

L’auto in questione faceva parte del progetto “Life-Save”, nuovo nome di quello che era nato una quindicina di anni fa come “HySolarKit” ad opera del prof. Gianfranco Rizzo, laureato in ingegneria meccanica.

Tutto il progetto, purtroppo, parte da un madornale errore presente in questa tabella della pubblicazione del 2010 “Hybrid solar vehicles“:

La tabella dice che tipicamente un’auto necessita di appena 8 kWh/giorno per l’utilizzo “tipico”; fin qui ci si potrebbe anche stare: con 8 kWh, considerando il consumo tipico di 0.150 kWh/km su percorso urbano, si possono fare circa 50km.

La ricerca dice poi che su un’auto “normale” sia possibile montare al massimo 0,3 kWp (p=picco=massimo) di pannelli solari, perchè lo spazio disponibile è di 1 metro quadro o poco più; poi la tabella parla di “0.2 kW di potenza media”, e già qui iniziano i problemi, perchè questo dato è campato per aria.

Ma il problema grosso è l’ultima colonna: la tabella dice che tenendo parcheggiata un’auto al sole per 10 ore, il pannello, che produce “in media” 0.2 kW, produrrebbe in tutto 0.2*10 = 2 kWh.

Non è vero.

I pannelli solari non funzionano così.

Se la giornata dura 10 ore, non vuol dire che il sole non sta10 ore a perpendicolo sui pannelli: sorge, poi arriva a mezzogiorno, e poi tramonta. Il vero andamento della potenza solare che incide su un pannello ha questo aspetto:

La cosa buffa è che nella ricerca stessa è presente un’immagine simile, dalla quale si può evincere facilmente l’errore di calcolo. L’articolo accenna anche alla possibilità di un “advanced tracking”, ovvero alla possibilità di usare su un veicolo pannelli motorizzati che seguono il movimento del sole mentre l’auito è parcheggiata…. Lasciamo perdere.

Per avere dati precisi in merito all’energia che può essere prodotto da pannelli fissi sul tetto di un’auto, basta andare sul sito europeo PVGIS (PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM), selezionare la propria posizione, impostare “Slope” a 0° (pannelli orizzontali) e cliccare su VISUALIZE RESULTS.

Questo è lo sconfortante risultato:

“Sconfortante” perchè questa è la produzione mensile! Quindi per avere la produzione giornaliera bisogna dividere i valori per 30! Si ottengono così questi valori:

Cioè, nemmeno nel giorno di massima produzione, a luglio, si possono produrre 2 kWh, si arriva appena a 1.7, per scendere a meno di mezzo kWh/giorno in inverno: significa che in inverno si potrebbero percorrere nel migliore dei casi una decina di km (1.7/0.15), che diventerebbero 3 d’estate!

E sono conti ottimistici, validi se si può parcheggiare la macchina… in mezzo al deserto, senza alberi o edifici che a un certo punto della giornata facciano ombra. Un conto realistico potrebbe essere 8 km di autonomia a luglio e 2 km a dicembre.

…eppure gli inventori di HySolarKit/Save-Life sono riusciti in qualche modo ad avere finanziamenti europei per portare avanti il loro progetto.


(*) FAKE NEWS ALERT

Fino ad almeno due giorni dopo l’incidente NESSUNO sapeva cosa trasportasse l’auto: l’unica vera notizia è che trasportasse bombole, ma nessuno sapeva se erano di idrogeno, ossigeno, gpl, metano o qualunque altro liquido o gas; ma media e social si sono subito scatenati a scrivere stupidaggini. Probabilmente la stessa parola “bombola” sarà una stupidaggine, probabilmente un passante avrà detto “sicuro è scoppiata la bombola”, un altro passante l’avrà sentito, e la frase buttata lì è diventata immediatamente “notizia”.

In realtà la notizia iniziale era solo: esplosa auto in tangenziale, esplosione non causata da collisione.

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