Gli ultimi progressi tecnici stanno rendendo convenientela costruzione di automobili elettriche, ma l'abbandono dei motoria combustione interna potrebbe essere rallentato da ragioni politiche

di Daniel Sperling

I a locuzione «veicolo elettrico» ri-Li guarda non solo automobili mosseda batterie caricate alla rete, ma ancheveicoli che generano l'elettricità a bordoo la accumulano in dispositivi diversidalle batterie. Il loro denominatore co-mune è un motore elettrico efficienteche fa girare le ruote e ricava energiadall'inerzia dell'auto stessa quando que-sta rallenta. Il motore a combustione in-terna, invece, è sempre acceso e la suaenergia, trasmessa mediante una serie diingranaggi e frizioni, fa girare le ruote eaziona un generatore che alimenta i variaccessori elettrici dell'automobile.

Sono molte le ragioni per cui i veicolielettrici sono più efficienti (e in generemeno inquinanti) dei veicoli a combu-

stione interna. In primo luogo il motoreelettrico è collegato direttamente alleruote e quindi non consuma energiaquando la vettura è ferma o procede infolle, il che accresce di circa un quinto ilrendimento effettivo. I sistemi di frena-tura a recupero, che usano il motore co-me generatore quando l'auto rallenta,possono restituire agli accumulatori finoal 50 per cento dell'energia cinetica delveicolo, rendendolo molto convenientenel traffico urbano a singhiozzo.

'Inoltre il motore trasforma in ener-gia propulsiva più del 90 per cento del-l'energia contenuta negli accumulatori,mentre il motore a combustione internautilizza meno del 25 per cento dell'ener-gia contenuta in un litro di benzina.Benché gli accumulatori vengano di so-lito ricaricati da un generatore il cui ren-dimento è in media solo del 33 per cen-to, resta comunque un significativo 5per cento di rendimento in più a vantag-gio della propulsione elettrica. Innova-

I vantaggi dei veicoli elettrici

L'automobile elettrica della Renault è costituita da componenti leggeri, che riduco-no il peso che il motore deve spostare. I «veicoli urbani» di ridotta autonomia po-trebbero rappresentare una nicchia di mercato particolarmente adatta alle carat-teristiche delle automobili elettriche.

G

li autoveicoli assorbono circa lametà del petrolio consumatonegli Stati Uniti, producono

circa la metà dell'inquinamento urbanoe un quarto dei gas che provocano l'ef-fetto serra. Negli altri paesi sviluppati enelle grandi metropoli del Terzo Mon-do le auto assorbono una quota più omeno analoga di risorse. Se nel prossi-mo decennio l'uso di autoveicoli conti-nuerà a intensificarsi, gli Stati Uniti ealtri paesi dovranno affrontare questoproblema, altrimenti i costi economici,politici e sanitari diventeranno inaccet-tabili. È poco probabile che il prezzodel petrolio rimanga basso com'è oggio che gli altri paesi siano disposti adaccettare il sempre più pesante contri-buto che gli Stati Uniti danno al cam-biamento climatico del pianeta.

I politici e le industrie hanno quattroscelte possibili: ridurre l'uso degli auto-veicoli; aumentare l'efficienza dei moto-ri e ridurre le emissioni dei veicoli tradi-zionali a benzina; adottare carburantimeno dannosi; sfruttare sistemi di pro-pulsione meno inquinanti. L'ultima diqueste alternative (in particolare il ricor-so a veicoli mossi dall'elettricità) è, allalunga, l'unica scelta sostenibile. In teo-ria anche le altre alternative sono inte-ressanti, ma in realtà o sono poco prati-che oppure offrono solo vantaggi margi-nali. Per esempio una contrazione del-l'uso dei veicoli potrebbe ridurre i dannicausati dalla congestione del traffico erisolvere una quantità di problemi socia-li e ambientali, ma in tutto il mondo èstato dimostrato che è difficilissimo per-suadere la popolazione a rinunciare inmisura consistente all'automobile. NegliStati Uniti, dopo la seconda guerra mon-diale, c'è stato un declino dei trasportipubblici e dell'uso collettivo dell'auto-mobile. Perfino in Europa occidentale,dove il costo medio del carburante si ag-gira intorno a un dollaro al litro e dove

la densità della popolazione è molto altae i trasporti di massa sono capillari, èancora l'automobile a smaltire l'80 percento del trasporto passeggeri.

Anche l'aumento del rendimento e-nergetico è attraente, ma in dieci annil'evoluzione dei metodi per risparmiareil carburante per autotrazione è stataminima. Sarebbe possibile introdurre acosti relativamente bassi carburanti al-ternativi per i motori a combustione in-terna, come il metanolo o il gas natura-le, ma la corrispondente riduzione diinquinamento e di effetto serra sarebbemarginale (specie perché le compagniepetrolifere già spendono ogni anno mi-liardi di dollari per produrre benzinemeno inquinanti).

Nel prossimo decennio i veicoli apropulsione elettrica, quelli cioè le cuiruote sono spinte da motori elettrici in-vece che da un motore a benzina e dauna trasmissione meccanica, potrebbe-ro ridurre in misura significativa l'in-quinamento urbano e l'effetto serra. Epotrebbero anche costituire il nucleo diun sistema di trasporti che, alla lunga,non produrrebbe quasi inquinamento.Benché la storia dei veicoli elettrici siaantica quanto quella del motore a com-bustione interna, solo certe innovazionitecnologiche recenti (alcune delle qualisono il risultato della rivoluzione infor-matica e della Strategic Defense Initia-tive degli anni ottanta) potrebbero con-sentire a questa forma di trasporto didiventare abbastanza efficiente ed eco-nomica da competere con il trasporto abenzina.

Per superare i vantaggi consolidatidei veicoli tradizionali, tuttavia, sarànecessario, da parte dell'industria e deiGoverni, uno sforzo concertato per farricadere sui consumatori, sotto forma diincentivi concreti all'acquisto, i benefi-ci ambientali derivanti dalle automobilielettriche.

LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997 8180 LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997

POTENZAIN ENTRATA

IN ACCELERA-ZIONEIL MOTOREFA GIRARELA RUOTA

POTENZAIN USCITA

IN FRENATALA RUOTAFA GIRAREIL MOTORE

DISPOSITIVODI CONTROLLO

\ CARICABATTERIE

I componenti fondamentali di un veicolo elettrico sono le batterie per l'accumulodell'energia, un dispositivo per il controllo della potenza e i motori. Se l'energia èsotto forma elettrica, si elimina il bisogno di una trasmissione meccanica. Nella fre-natura a ricupero (riquadri) il motore viene sfruttato come generatore, e restituisceenergia al sistema di accumulazione, ogni volta che si usano i freni.

I veicoli elettrici riducono l'inquinamento(Variazione percentuale dell'emissione)

IDROCAR- MONOSSIDOBURI DI CARBONIO

OSSIDIDI AZOTO

OSSIDIDI ZOLFO

PARTICO-LATO

-99 -99 -91 -58 -59

-98 -99 -66 +96 -96

-99 -99 -66 -40 +10

-98 -99 -34 +407 +165

-96 -99 -67 +203 +122

-96 -97 -75 -24 +15

FRANCIA

GERMANIA

1

GIAPPONE

GRAN BRETAGNA

STATI UNITI

' CALIFORNIA

FONTI: Choosing an Alternative Fuel: Air Pollution and Greenhouse Gas Impacts (OECD, Parigi, 1993). Le stime pergli Stati Uniti sono tratte da Q. Wang, M. DeLuchi e D. Sperling, Emission Impacts of Electric Vehicles in «Joumal ofthe Air and Waste Management Association», 40, n. 9, pp. 1275-1284, settembre 1990.

Stando alle simulazioni, le automobili elettriche a batterie, se accettate universal-mente, abbatterebbero le emissioni dei più importanti inquinanti urbani. Tuttavia,in certi casi l'inquinamento prodotto dalle centrali elettriche compenserebbe inparte questi vantaggi e incrementerebbe addirittura certi tipi di inquinamento,specie nei paesi (come Gran Bretagna e Stati Uniti) che fanno ampio ricorso al car-bone e al petrolio.

zioni come la generazione a ciclo com-binato (in cui si estrae ulteriore energiadal calore dei gas di scarico di una cen-trale elettrica tradizionale) consentiran-no presto di portare fino al 50 per centoil rendimento delle grandi centrali cheprodurranno l'energia per ricaricare gliaccumulatori. Questo incremento fareb-be aumentare in proporzione la quota dienergia che fmisce alle ruote di un vei-colo elettrico. Un rendimento ancora piùelevato è offerto dalle celle a combusti-bile, che «bruciano» idrogeno per gene-rare l'elettricità direttamente a bordo diun veicolo.

I propulsori elettrici presentano ulte-riori vantaggi per la qualità dell'aria ur-bana, perché consentono di allontanaredalla città il sito di produzione degli in-quinanti. Le auto tradizionali emettonodai tubi di scarico monossido di carbo-nio e altri gas tossici in qualsiasi luogosi trovino, mentre l'inquinamento pro-dotto dalla generazione di energia elet-trica è di norma localizzato intorno apoche centrali lontane dai centri abitati.

In pratica i veicoli elettrici a batterianon produrrebbero emissioni di monos-sido di carbonio e di idrocarburi volatiliincombusti e presenterebbero emissionidi ossido d'azoto molto minori. L'in-quinamento derivante dai moderni me-todi di fabbricazione delle batterie e deimotori elettrici è dunque trascurabile.

I veicoli ibridi (dove cioè piccoli mo-

tori a combustione interna si combina-no con motori elettrici e dispositivi perl'accumulo di elettricità) avranno emis-sioni ridotte quasi quanto i veicoli elet-trici a batteria; in effetti gli ibridi po-trebbero essere preferibili in zone dovel'elettricità viene generata soprattuttocon il carbone. Naturalmente gli effettidei veicoli elettrici sull'inquinamentoatmosferico sarebbero massimi laddovel'elettricità viene ricavata da fonti noninquinanti (solare, nucleare, eolica o i-drica). Tra i massimi beneficiari vi sa-rebbero la California, dove l'elettricità èprodotta per lo più in centrali a gas na-turale sotto stretto controllo o in centralinucleari o idroelettriche prive di emis-sioni; e la Francia, dove l'elettricità èsoprattutto di origine nucleare.

Questi benefici ambientali potrebberoessere molto importanti. In molte areemetropolitane degli Stati Uniti l'atmo-sfera è molto più inquinata di quantoconsentirebbero le norme sulla qualitàdell'aria e gran parte di queste aree sa-ranno fuori norma anche nel 2000. ALos Angeles l'inquinamento è così ele-vato che anche se tutti i veicoli scompa-rissero dalle strade, la città non riusci-rebbe a rientrare nelle norme. Molte al-tre zone degli Stati Uniti hanno scarsepossibilità di soddisfare le disposizio-ni di legge, anche usando benzine piùpulite e motori a combustione inter-na migliori. E in città come Bangkok,

Katmandu o Città di Messico l'inqui-namento atmosferico è molto più graveche a Los Angeles.

T veicoli elettrici oggi sul mercatoI sfruttano batterie al piombo, che sicaricano a una normale presa di corren-te. È improbabile che questi dispositividi colpo conquistino il mercato. Nonsolo le batterie sono costose e ingom-branti, ma tra una carica e l'altra rie-scono a far muovere il veicolo per pocopiù di 150 chilometri. Questo proble-ma, tuttavia, viene spesso esagerato. Inprimo luogo sembra che esista un di-screto mercato per i veicoli di breve au-tonomia; in secondo luogo, già ora nuo-ve batterie stanno passando dal labora-torio alla linea di produzione.

Un'indagine che ho condotto con imiei colleghi dell'Università della Ca-lifornia a Davis indica che circa la metàdelle famiglie che possiedono più diun'automobile (cioè la maggior partedelle famiglie statunitensi, che copronooltre il 70 per cento degli acquisti dinuove automobili) potrebbe facilmenteadattarsi a usare la seconda automobileentro un raggio inferiore ai 180 chilo-metri. Parecchi degli intervistati eranodisposti ad accettare anche un'autono-mia molto inferiore. I benefici ambien-tali e il vantaggio di poter caricare lebatterie a casa (a molti non piace pernulla l'idea di caricarle presso stazionidi rifornimento) compensano la limita-zione di autonomia.

È probabile che il ruolo delle batterieper i veicoli elettrici sarà sempre menoimportante. Tra le alternative in via disperimentazione vi sono gli ultracon-densatori, che accumulano grandi quan-tità di elettricità e si possono caricare escaricare rapidamente, i volani, che ac-cumulano l'energia in un rotore in mo-vimento, e le celle a combustibile, chetrasformano un combustibile chimico inelettricità emettendo vapore acqueo.

Le prime fasi di sviluppo degli ultra-condensatori si devono alla StrategieDefense Initiative, il piano di «Guerrestellari» dell'Amministrazione Reaganper la difesa contro i missili balistici.Con tecniche di fabbricazione avanzatesi possono eliminare quelle esigue im-perfezioni della pellicola isolante di unnormale condensatore che causano le di-spersioni della carica, mentre nuovi ma-teriali consentono di alternare il carbonee l'elettrolita liquido di un condensatoremolto più finemente che in passato. Diconseguenza gli ultracondensatori pos-sono accumulare circa 15 wattora (un'e-nergia sufficiente a far girare per circaun minuto un motore da un cavallo va-pore) in un litro di volume; e un disposi-tivo da un litro può scaricarsi al tasso di3 chilowatt. Gli ultracondensatori esisto-

no già sotto forma di piccole unità, chesono usate nei calcolatori, negli orologie nei rasoi elettrici.

I volani furono usati per la prima vol-ta nei trasporti negli anni cinquanta: au-tobus mossi da volani percorrevano lestrade di Yverdon, in Svizzera, ma le lo-ro prestazioni erano lontane dall'esseresoddisfacenti. Da allora questi sistemihanno subìto modifiche sostanziali: oggiesistono rotori compositi che compionofino a 100 000 rotazioni al secondo e lacui velocità è limitata solo dalla resi-stenza dei bordi alla trazione. I cuscinet-ti magnetici hanno ridotto l'attrito alpunto che un rotore riesce a mantenere il90 per cento della propria energia perquattro giorni. È probabile che i veicoliin commercio saranno dotati dei primiultracondensatori e volani ad alta poten-za intorno al 2000. Vista la loro capacitàdi erogare potenza molto rapidamente,saranno accoppiati a batterie che saran-no sufficienti per le normali esigenze diguida, mentre i condensatori o i volanientreranno in gioco nei momenti parti-colarmente impegnativi, come le accele-rate e le salite. Questa combinazioneconsentirà di usare gruppi di batterie piùpiccoli e di allungarne la durata attiva.

Nemmeno le proiezioni più ottimisti-che sulle tecniche avanzate per l'accu-mulo di energia reggono il confrontocon i 2100 chilojoule contenuti in unserbatoio di 38 litri di benzina, ed è perquesto che molti ricercatori prevedonol'uso di sistemi ibridi per i veicoli elet-trici più diffusi: la spinta verrebbe damotori elettrici, ma l'energia sarebbefornita da piccoli motori a combustioneinterna che caricherebbero le batterie, icondensatori e le altre fonti di energia.La potenza richiesta da una normale au-tomobile guidata in autostrada è di soli10 chilowatt circa, quindi basta un mo-tore piuttosto piccolo; gli accumulatorisi caricano durante i periodi di erogazio-ne minima e si scaricano rapidamentedurante le accelerazioni. Funzionando avelocità costante, i motori a combustio-ne interna possono avere un rendimentofino al 40 per cento, e quindi il rendi-mento complessivo di un veicolo ibridopuò essere perfino superiore a quello diun'automobile completamente elettrica.

Molti ricercatori vedono in questa soluzione l'erede più probabile

del motore a combustione interna, e levetture ibride costituiscono un elementodi grande interesse per il Consorzio peruna nuova generazione di veicoli, un en-te molto attivo nato dalla collaborazionetra il Governo statunitense e le tre mag-giori case automobilistiche. Le celle acombustibile bruciano idrogeno e pro-ducono vapore acqueo e anidride carbo-nica (senza emettere in pratica altri ef-

fluenti) e generano elettricità. (Alcuneversioni modificate bruciano anche altricombustibili, tra cui gas naturale, meta-no e benzina, ma in tal caso le emissioniaumentano e il rendimento cala.)

Benché questi dispositivi siano notisoprattutto per essere le fonti energeti-che dei veicoli spaziali, una delle primecelle a combustibile fu impiegata nel1959 in un trattore agricolo sperimenta-le. Prototipi di autobus con celle a com-bustibile recentemente realizzati hannodimostrato che questa tecnologia è at-tuabile, ma il parametro più critico è an-cora il costo. Le celle a combustibilecon membrana a scambio di protoni, chesono oggi le più interessanti per l'impie-go sui veicoli, ancora pochi anni fa co-stavano più di 100 000 dollari per chi-lowatt, ma si ritiene che verso la fine delsecolo costeranno solo poche migliaia didollari e forse, quando il volume di pro-duzione sarà a regime, 100 dollari o me-no per chilowatt (e quindi saranno com-petitive rispetto ai motori a combustio-ne interna). Nel luglio 1996 la Daimler--Benz ha annunciato che potrà forsemettere in vendita una Mercedes fornitadi celle a combustibile già nel 2006.

n linea di massima, le celle a combu-stibile saranno il mezzo meno in-

quinante per muovere i veicoli. Inoltreil combustibile ideale per queste celle,sotto il profilo sia tecnico sia ambienta-le, è l'idrogeno. L'idrogeno si può rica-vare in molti modi, ma quando i com-bustibili fossili diverranno più scarsi ecostosi, il metodo più conveniente saràquello di estrarlo dall'acqua mediante

celle solari. Se si adottasse l'idrogenosu ampia scala, il sistema dei trasportinel suo complesso sarebbe quasi inno-cuo per l'ambiente e l'energia sarebbedel tutto rinnovabile. Il costo di questocombustibile rinnovabile a base d'idro-geno non arriverebbe a un dollaro perl'equivalente di un litro di benzina.

Negli ultimi anni non solo le fonti dienergia, ma anche certi aspetti della tec-nologia automobilistica hanno fatto no-tevoli progressi. Molte nuove possibilitàsi stanno aprendo grazie a una rivoluzio-ne tecnologica nei dispositivi di accu-mulazione e di conversione dell'elettri-cità, nei controlli elettronici, nel softwa-re e nei materiali. Per esempio i progres-si dell'elettronica di potenza hanno con-sentito la costruzione di gruppi motore--trasmissione che pesano e costano soloil 40 per cento dei loro predecessori didieci anni fa. Fino ai primi anni novanta,in pratica tutti i veicoli elettrici adottava-no motori a corrente continua, più facilida alimentare con le batterie. Poi la co-struzione di invertitori piccoli e leggeri(dispositivi che trasformano la correntecontinua fornita da una batteria in cor-rente alternata, che è più efficiente perl'alimentazione un motore) ha consentitodi abbandonare la corrente continua. Imotori a corrente alternata sono più affi-dabili e di manutenzione più facile, ehanno un rendimento superiore a quelli acorrente continua; sono anche più facilida adattare alla frenatura a recupero. Ineffetti un motore per veicoli elettrici (conla relativa elettronica di potenza) è oggipiù piccolo, più leggero e di fabbricazio-ne più economica di un motore a com-

82 LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997 83

Nell'ultimo decennio la microelettronica e i progressi nel cam-po delle batterie e dei motori hanno fatto decrescere anche del60 per cento il peso degli accumulatori e dei componenti dellatrasmissione dei veicoli elettrici (nella figura i dispositivi vec-

chi sono in grigio, i nuovi in verde scuro e la sovrapposizionein verde chiaro). Tale riduzione ha fatto diminuire il peso dellesospensioni e dei componenti strutturali della vettura, consen-tendo prestazioni equivalenti con componenti più piccoli.

CARICABATTERIE

DISPOSITIVODI CONTROLLO

BATTERIE8o

BATTERIEMOTORE

E APPARATO PROPULSOREMOTORE

A TRASMISSIONE DIRETTA

raqa. iazza Vittorio Veneto, a Torino, è dai 23 set-tembre scorso il centro di un esperimen-to di dimensioni limitate, ma che potrebbe

preludere a un cambiamento radicale dell'idea dicircolazione urbana. Grazie a un'intesa tra il Co-mune sabaudo e Fiat Auto, venti «Panda Elettra»sono a disposizione di chiunque per il noleggio aore nel cosiddetto «Elettra Park», un'area nellaquale è possibile lasciare in custodia la propriaautovettura.

Le auto elettriche utilizzate per questa inizia-tiva sono dotate di un'autonomia di circa 50 chi-lometri e godono di ogni possibile agevolazionedi circolazione e posteggio nell'ambito cittadino:possono cioè accedere a tutte le zone a trafficolimitato (anche nei giorni di blocco del traffico) eposteggiare gratuitamente in tutto il centro, anchenelle cosiddette «strisce blu». oo

Più che ragionevole il costo: 3500 lire all'ora (e5000 a partire dalla terza) spendibili attraversouna carta elettronica prepagata. Fatto ritorno alla base, l'u-tente non deve fare altro che riagganciare la vettura allapresa di corrente della colonnina di ricarica, per poi inserirela carta elettronica nel lettore (che detrae automaticamenteil prezzo del noleggio) e risalire sulla propria automobile.

Alla «prova su strada» di Torino (che del resto fa seguitoa un esperimento analogo condotto a Livorno dal dicembre1993 con cinque modelli) il Centro Ricerche Fiat sta asso-ciando uno sforzo esplorativo che - dopo la Downtown pre-sentata due anni or sono al Salone di Ginevra - ha dato for-ma a un nuovo interessante prototipo sperimentale di autoelettrica, la «Zic».

Il progetto di questa autovettura, sviluppata nell'ambi-to del Progetto finalizzato «Materiali speciali per tecnologieavanzate» del Consiglio nazionale delle ricerche, è servitosoprattutto ad approfondire l'impiego di materiali particolariin applicazioni del tutto innovative.

Leggerezza, basso fabbisogno energetico e ampie possi-bilità di riciclaggio dei materiali sono le tre caratteristiche

L'auto elettrica in Italia

privilegiate nel prototipo, con salvaguardia dei fattori sicu-rezza e costo. Due porte e quattro posti per un'automobiledalla scocca altamente innovativa, composta da due sotto-strutture: lo space frame in alluminio e i pannelli in materialecomposito polimerico, con struttura a sandwich. La riduzio-ne del peso così conseguita è del 30 per cento, con un in-cremento della rigidezza del 20 per cento. Il peso a vuotodell'autovettura (con batterie al Na/NiC1 2) viene così conte-nuto in 850 chilogrammi.

Il gruppo motopropulsore ad alta efficienza (dal 5 al 7 percento di rendimento in più rispetto ai motori tradizionali) pro-duce un'elevata coppia e consente il recupero di energiadurante la frenata. Tutto ciò consente di ottenere un'autono-mia di 230 chilometri a 50 chilometri all'ora (170 a ciclo ur-bano) con un tempo di ricarica di circa cinque ore. La velo-cità massima della Zic è di 100 chilometri all'ora, e la massi-ma pendenza superabile è del 25 per cento.

La tecnologia dell'auto elettrica, a quanto mostrano que-sti tentativi, non sembra dunque, anche nel nostro paese,

lontana dal trovare qualche pos-sibilità di applicazione più «quoti-diana». I problemi di qualità del-l'ambiente nei maggiori centri ur-bani (inquinamento atmosferico eacustico) reclamano a gran vocerisposte operative e praticabili dalpunto di vista economico. A que-sto punto verrebbe spontaneo alcomune cittadino esortare sia lagrande industria dell'automobileeuropea sia le autorità governati-ve a una rottura di indugi, e auna maggiore audacia (rispettiva-mente negli investimenti e negliincentivi) per accelerare un pro-cesso che, prima o poi, finirà perimporsi per forza degli eventi (ov-vero in termini di dollari al barile,se solo si renderanno disponibilifonti energetiche sicure e a buonmercato).

Forse l'auto elettrica è già più«matura» del mercato che do-vrebbe recepirla; un più intensosforzo verso questa opzione, tut-tavia, potrebbe rivelarsi alla lungacome l'investimento più remune-rativo per tutti.

bustione interna di analoga categoria.Tutte le grandi case automobilistiche

del mondo investono oggi per svilup-pare i veicoli elettrici e anche per mi-gliorare tecnologie meno critiche, comequelle del riscaldamento dell'abitacoloe degli pneumatici. I componenti avan-zati frutto di queste ricerche costitui-ranno gli elementi per costruire i veico-li del futuro, pulitissimi e ad altissimorendimento; ma nel frattempo molti diessi trovano impiego nei veicoli conmotore a combustione interna.

Negli anni novanta le case automobi-listiche hanno speso forse un miliardodi dollari per i veicoli elettrici, ma nelquadro globale dell'industria si tratta diun investimento relativamente mode-sto. Solo negli Stati Uniti, le aziendeautomobilistiche spendono più di cin-que miliardi di dollari all'anno per lapubblicità e ancora di più per ricerca esviluppo. E negli ultimi dieci anni lecompagnie petrolifere hanno speso cir-ca dieci miliardi di dollari solo negliStati Uniti per mettere le raffinerie ingrado di produrre nuove formule dibenzina a bassa emissione di inquinanti.

Gran parte di questi investimenti èstata fatta sinora per le pressioni dei variStati. Nel 1990 la California ha promul-gato un decreto sui veicoli a emissionenulla (ZEV, zero-emission vehicle) cheimpone alle grandi case di produrre al-meno il 2 per cento di veicoli a emissio-ne nulla entro il 1998, il 5 per cento en-tro il 2001 e il 10 per cento entro il 2003(queste percentuali corrispondono a cir-ca 20 000 veicoli l'anno per il 1998).Chi non rispettasse queste quote paghe-rebbe una multa di 5000 dollari per ogniZEV non prodotto. Anche gli Stati diNew York e del Massachusetts hannoadottato provvedimenti analoghi.

Le industrie dell'auto si sono oppo-ste duramente al decreto ZEV, ma nellostesso tempo hanno anche intensificatoi programmi di ricerca e sviluppo per iveicoli elettrici nel caso in cui il lorocontrattacco legale fallisca (e nel casoin cui negli Stati Uniti o all'estero siaprano mercati per le auto elettriche).Le industrie dell'automobile lamentanosoprattutto di essere state costrette arealizzare un prodotto costoso senzache fosse concesso ai clienti alcun in-centivo per l'acquisto, benché il Gover-no federale, i Governi dei singoli Statie le amministrazioni locali abbianopromosso proprio questi incentivi.

Nel marzo scorso il legislatore ca-liforniano, cedendo alle pressioni delleindustrie automobilistiche e delle com-pagnie petrolifere, eliminò le quote del1998 e del 2001, limitandosi a richiede-re l'impegno ad avviare le vendite deiveicoli elettrici e a ribadire il traguardodel 2003. Secondo gli analisti dell'in-dustria, negli Stati Uniti le vendite nonsupereranno i 5000 veicoli se non dopol'inizio del secolo.

Un fattore determinante del successodei veicoli elettrici è il loro prezzo, ele-mento ancora molto incerto. La EVIdella Generai Motors, appena uscita, haun prezzo nominale di 33 000 dollari; laSolectria vende i propri veicoli elettrici,prodotti in quantità modeste, a prezziche vanno da 30 000 a 75 000 dollari, aseconda del tipo di batterie (quelle a ni-chel e idruro metallico, capaci di auto-nomia superiore a 320 chilometri, fannosalire il prezzo di 40 000 dollari rispettoa un veicolo con batterie al piombo). Lanatura controversa del processo norma-tivo ha spinto oppositori e sostenitori afare stime troppo alte o troppo basse ri-spetto alla realtà, quindi è impossibile

dire quanto costeranno i veicoli finchénon ne comincerà la produzione in mas-sa. Un confronto con la storia dei prez-zi di altri prodotti, tra cui le automobi-li tradizionali, indica comunque che laproduzione su ampia scala potrebbecomprimere i prezzi ben al di sotto dellametà del loro livello attuale (si veda l'il-lustrazione a pagina 86).

i fronte all'avvento ineluttabile deiveicoli elettrici, le case automobi-

listiche stanno studiando il modo perprodurli a basso costo. Molte (tra cui laPeugeot in Francia) si limitano a rimuo-vere dai veicoli esistenti motore, serba-toio di benzina e trasmissione e a inseri-re batterie, sistemi di controllo e motoreelettrico con un minimo di modifiche.Altre, tra cui la Ford, vendono «alianti»(scocche di auto prive dei componentidella propulsione e della trasmissione)a piccole aziende che li convertono, do-tandoli di propulsore elettrico. Una terzavia consiste nel costruire veicoli picco-lissimi, come la Smart della Mercedes(nota come Swatchrnobile), che si rivol-gono all'emergente nicchia di mercatodei veicoli urbani ad autonomia limitata.Fra tutte le grandi case, solo la GeneraiMotors si è finora impegnata nella pro-duzione in massa di un'ordinaria auto-mobile progettata da zero in vista dellapropulsione elettrica.

E probabile che a causa del costodelle batterie (e delle celle a combusti-bile) i veicoli elettrici saranno semprepiù costosi dei veicoli a benzina di li-vello analogo. Tuttavia il costo per chi-lometro dei veicoli elettrici e a combu-stione interna dovrebbe tendere a coin-cidere. Il carburante dei veicoli elettriciè a buon mercato, la manutenzione èminima e a quanto pare i motori elettri- L.

L'inaugurazione, il 23 settembre 1996, del parcheggio di interscambio auto elettri-che in piazza Vittorio Veneto a Torino. In alto, il prototipo della «Zic».

84 LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997 LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997 85

L'ABBATTIMENTO DEI COSTI DEI VEICOLI ELETTRICI

RICERCA E SVILUPPO,MARKETING E AMMINISTRAZIONE

MANODOPERA

MATERIALI

995

2003

2010

10 100 1000 10 000 100 000 1 000 000

NUMERO TOTALE DI AUTOMOBILI COSTRUITE

o

o

o

100

cnOo

75

E

L.Li 50

ooEm

EOE 2

D

O

OO

O

ci hanno una durata molto maggiore diquelli a benzina. Considerando anche ilcosto dell'inquinamento atmosferico edell'effetto serra e altri costi esterni(cioè quelli che oggi sono pagati dallasocietà nel suo complesso), la bilanciapenderebbe in molti casi a favore deiveicoli elettrici.

Per gli amministratori e i venditori ilproblema è quello di far sì che i consu-matori tengano conto di tutti questi co-sti, obiettivo che finora non è stato fa-

cile conseguire. In California, doveuna severa legislazione sulla qualitàdell'aria ha aperto la strada all'avventodei veicoli elettrici, il progresso è statorallentato dall'opposizione sia delle ca-se automobilistiche sia delle compa-gnie petrolifere. A livello nazionale, leprime speranze suscitate dal Consor-zio per una nuova generazione di vei-coli sono crollate per l'esiguità deifondi, per le lotte politiche e per un ec-cesso di prudenza. Questo conflitto in-

terno ha avuto come conseguenza che iveicoli che saranno costruiti nel 2004saranno stati progettati nel 1997: èquindi probabile che il Consorzio si li-miterà ad adottare miglioramenti incre-mentali minimi invece di sostenere aspada tratta l'introduzione delle celle acombustibile e di altre tecnologie radi-calmente nuove.

Nondimeno sembra certo che primao poi la tecnologia dei motori elettricisoppianterà quella dei motori a combu-stione interna, con un processo magarinon rapido, uniforme e completo. mainevitabile. Il problema è quando, inche forma e come pilotare la transizio-ne. Forse la lezione più importante ri-cavata dalla situazione attuale è che ilGoverno dovrebbe fare la cosa che safare meglio, cioè offrire al mercato am-pi incentivi che riportino i costi esterni,come l'inquinamento, all'interno deicalcoli economici dei consumatori edelle aziende, e convogliare gli investi-menti verso l'adozione di tecnologie dipunta e innovative e non verso attivitàche le aziende private svolgerebberocomunque.

L'avvento dei veicoli elettrici ha al-cune importanti implicazioni economi-che. Chiunque metta per primo in ven-dita tecnologie di costo competitivoper i veicoli elettrici troverà in tutto ilmondo allettanti mercati per l'esporta-zione. I veicoli elettrici saranno i ben-venuti dove l'inquinamento è più pe-sante o addirittura irrimediabile; dovele prestazioni di punta del veicolo sonoritenute meno importanti dell'affidabi-lità e della facilità di manutenzione;dove l'elettricità è a buon mercato fuo-ri delle ore di massimo carico e dovegli investimenti nella distribuzione pe-trolifera sono modesti. In effetti, se gliStati Uniti e gli altri paesi più impor-tanti non agiranno, è possibilissimoche la prossima generazione di gigantidell'automobile sorga nei paesi sotto-sviluppati, dove oggi le automobili so-no piuttosto scarse.

Le economie di scala dovrebbero permettere ai costruttori di ridurre il prezzo del-le automobili elettriche quando i volumi di produzione supereranno i livelli attuali(pochi veicoli al giorno). Alla lunga la voce più importante del costo complessivosarà il costo dei materiali. (Queste stime sono ricavate dall'esperienza fatta con lafabbricazione dei veicoli tradizionali, prodotti sulla base di 100 000 o più unità al-l'anno per una fabbrica media.)

DANIEL SPERLING dirige l'Institu-te of Transportation Studies dell'Univer-sità della California a Davis, dove è pro-fessore di ingegneria civile e di studiambientali. Ha scritto due libri e oltre100 articoli sui veicoli elettrici e altrequestioni ambientali relative ai trasporti.Sperling presiede un comitato del Natio-nal Research Council sui combustibilialternativi per autotrazione. È anchemembro di un comitato della NationalAcademy of Sciences che si occupa ditrasporti e ambiente.

SPERLING D., New Transportation Fuels: A Strategie Approach to TechnologicalChange, University of California Press, 1988.

Choosing an Alternative Transportation Fuel: Air Pollution and GreenhouseGas Impacts, distribuito da OECD Publications and Information Center, Washing-ton, D.C., OECD, Parigi, 1993.

macKENziE JAMES J., The Keys to the Car, World Resources Institute, 1994.SCHIFFER BRIAN MICHAEL, Taking Charge: The Electric Automobile in America,

Smithsonian Institution Press, 1994.SPERLING D., Future Drive: Electric Vehicles and Sustainable Transportation,

Island Press, 1995.KURANI KENNETH, TURRENTINE THOMAS e SPERLING DANIEL, Testing Electric

Vehicle Demand in «Hybrid Households» Using a Reflexive Survey in «Transporta-tion Research», parte D, 1, n. 2 (in stampa).

86 LE SCIENZE n. 342, febbraio 1997