Il Confronto Tra Veicoli a Benzina e Veicoli Elettrici: Efficienza "Well to Wheel"
I veicoli elettrici (VE) e i veicoli a benzina (VB) rappresentano due approcci completamente diversi alla mobilità su strada. Mentre i veicoli a benzina sono alimentati da motori a combustione interna che bruciano carburanti fossili, i veicoli elettrici utilizzano motori elettrici alimentati da batterie ricaricabili. Uno dei modi per confrontare questi due tipi di veicoli è considerare l'efficienza "well to wheel," che tiene conto di tutte le perdite nel processo, dalla generazione dell'energia al movimento del veicolo.
Efficienza "Well to Wheel" per Veicoli a Benzina
Efficienza dell'Estrazione del Petrolio
La fase iniziale per l'ottenimento dell'energia nei veicoli a benzina è l'estrazione del petrolio, una fonte di energia non rinnovabile. L'efficienza in questa fase è solitamente molto alta, dato che il petrolio grezzo è estratto con relativa facilità. Tuttavia, includendo tutte le perdite lungo il percorso, possiamo supporre un'efficienza del 90% per questa fase.
Efficienza della Raffinazione del Petrolio
Dopo l'estrazione, il petrolio deve essere raffinato in carburante. La raffinazione comporta perdite di energia, con un'efficienza tipica dell'85%.
Efficienza della Distribuzione del Carburante alle Pompe
Il carburante raffinato deve quindi essere trasportato alle pompe di distribuzione, il che comporta ulteriori perdite. Supponiamo un'efficienza del 90% in questa fase per rappresentare meglio le perdite associate al trasporto e alla distribuzione del carburante.
Efficienza del Motore a Combustione Interna
I motori a combustione interna nei veicoli a benzina hanno un'efficienza tipica del 20-30%. Utilizziamo il valore medio del 25% come esempio.
Riassunto delle Efficienze per Veicoli a Benzina
Ora possiamo calcolare l'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli a benzina con queste efficienze:
Efficienza Complessiva per Veicoli a Benzina = Efficienza dell'Estrazione del Petrolio x Efficienza della Raffinazione del Petrolio x Efficienza della Distribuzione del Carburante x Efficienza del Motore a Combustione Interna
Efficienza Complessiva per Veicoli a Benzina = (0,90) x (0,85) x (0,90) x (0,25) = 0,17
L'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli a benzina è del 17%. Quindi, circa il 17% dell'energia inizialmente presente nell'estrazione del petrolio viene effettivamente utilizzato per far muovere il veicolo a benzina dopo tutte le perdite in tutte le fasi del processo.
Efficienza "Well to Wheel" per Veicoli Elettrici
Efficienza della Generazione di Energia da Centrali a Metano
L'energia per i veicoli elettrici può provenire da diverse fonti, tra cui centrali elettriche a metano. Supponiamo un'efficienza del 60% per la generazione di energia in una centrale a metano.
Efficienza del Trasferimento da Alta Tensione a Media Tensione
Durante il trasferimento dell'energia dalle centrali alle stazioni di ricarica, si possono verificare alcune perdite. Supponiamo un'efficienza del 94% durante il trasferimento da alta tensione a media tensione.
Efficienza della Conversione da Corrente Alternata (AC) a Corrente Continua (DC) nella Stazione di Ricarica
Nella fase di ricarica, le stazioni di ricarica per veicoli elettrici effettuano una conversione da corrente alternata (AC) a corrente continua (DC) per ricaricare le batterie dei veicoli elettrici. Supponiamo un'efficienza del 90% per questa conversione.
Efficienza della Ricarica dell'Auto con Batteria da 40 kW
L'efficienza della ricarica dell'auto è l'efficienza con cui la batteria dell'auto accetta l'energia elettrica. Supponiamo un'efficienza del 95% in questa fase.
Efficienza del Motore Elettrico per il Movimento
Il motore elettrico utilizzato per il movimento dell'auto ha un'efficienza tipica del 90%.
Ora possiamo calcolare l'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli elettrici tenendo conto di queste efficienze in ciascuna fase:
Efficienza Complessiva per Veicoli Elettrici = Efficienza della Generazione di Energia da Centrali a Metano x Efficienza del Trasferimento da Alta Tensione a Media Tensione x Efficienza della Conversione AC/DC x Efficienza della Ricarica dell'Auto x Efficienza del Motore Elettrico
Efficienza Complessiva per Veicoli Elettrici = (0,60) x (0,94) x (0,90) x (0,95) x (0,90) = 0,29
L'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli elettrici è del 29%. Quindi, circa il 29% dell'energia inizialmente presente nella centrale a metano viene effettivamente utilizzato per far muovere l'auto elettrica dopo tutte le perdite in tutte le fasi del processo.
Efficienza "Well to Wheel" per Veicoli Elettrici con Energia da Pannelli Solari o Fonti rinnovabili
1. Efficienza della Generazione di Energia da Pannelli Solari
Poiché l'energia solare è gratuita e non richiede ulteriori input energetici, si considera un'efficienza del 100% per questa fase.
2. Efficienza del Trasferimento dalla Generazione a Media Tensione
Durante il trasferimento dell'energia dalla generazione dei pannelli solari alla rete elettrica a media tensione, si possono verificare alcune perdite. Supponiamo un'efficienza del 94% in questa fase.
3. Efficienza della Conversione da Corrente Alternata (AC) a Corrente Continua (DC) nella Stazione di Ricarica
Nella fase di ricarica, le stazioni di ricarica per veicoli elettrici effettuano una conversione da corrente alternata (AC) a corrente continua (DC) per ricaricare le batterie dei veicoli elettrici. Supponiamo un'efficienza del 90% per questa conversione.
4. Efficienza della Ricarica dell'Auto con Batteria da 40 kW
L'efficienza della ricarica dell'auto è l'efficienza con cui la batteria dell'auto accetta l'energia elettrica. Supponiamo un'efficienza del 95% in questa fase.
5. Efficienza del Motore Elettrico per il Movimento
Il motore elettrico utilizzato per il movimento dell'auto ha un'efficienza tipica del 90%.
Ora possiamo calcolare l'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli elettrici con energia da pannelli solari, considerando tutte le fasi dal pannello solare alle ruote dell'auto:
Efficienza Complessiva per Veicoli Elettrici = Efficienza della Generazione di Energia da Pannelli Solari x Efficienza del Trasferimento dalla Generazione a Media Tensione x Efficienza della Conversione AC/DC x Efficienza della Ricarica dell'Auto x Efficienza del Motore Elettrico
Efficienza Complessiva per Veicoli Elettrici = (1,00) x (0,94) x (0,90) x (0,95) x (0,90) = 0,72
L'efficienza complessiva "well to wheel" per veicoli elettrici con energia da pannelli solari è del 72%. In questo caso, il 72% dell'energia solare raccolta viene effettivamente utilizzata per far muovere l'auto elettrica, tenendo conto di tutte le fasi del processo.