La nuova frontiera della mobilità si alimenta con l'energia solare

Negli ultimi anni il mercato delle auto elettriche e ibride è in costante stato di espansione e ingenti investimenti sono già stati impiegati per lo sviluppo di veicoli più efficienti ed ecosostenibili, che aiutino ad abbattere le emissioni di CO2. Ad oggi già moltissime Case automobilistiche si sono impegnate nella costruzione di batterie elettriche con l’obiettivo di sviluppare, nel minor tempo possibile, una mobilità green, elettrica e sostenibile.

Tuttavia, ciò che ne frena la diffusione è proprio l'energia elettrica che le alimenta. I deterrenti attuali più problematici per uno sviluppo più capillare della mobilità eco-friendly, infatti, sono la scarsa durata della batteria elettrica e le carenze di infrastrutture di ricarica, soprattutto negli ambienti extraurbani.

Ad oggi, sono moltissimi i progetti di ricerca avviati con l’obiettivo di potenziare accumulatori sempre più performanti che non necessitino di continue ricariche, come le batterie a idrogeno a ioni di litio o allo stato solido. Molte di queste ricerche, inoltre, sono volte a creare un sistema che implementi nell'auto la possibilità di poter produrre, oltre che consumare, energia proveniente dai raggi del sole.

Una delle fonti energetiche più pulite e sostenibili è sicuramente l’energia solare. Seppur sia già sviluppata a livello mondiale per l’approvvigionamento della corrente elettrica in sostituzione di risorse non rinnovabili, attualmente l’energia solare è ancora in fase di sperimentazione nel settore dei trasporti ed è soprattutto in questo ambito che potrebbe determinare una svolta in termini ambientali ed economici.

Quando si parla di auto “solare” si fa riferimento a un veicolo a trazione elettrica che trae energia da pannelli solari installati su tutta la superficie della carrozzeria. In sostanza si tratta di veicoli elettrici in tutti gli aspetti relativi al funzionamento e meccanismo di propulsione. La differenza risiede esclusivamente nella fonte di energia elettrica: le celle solari installate sull’auto convertono l'energia solare in energia elettrica, che può essere immagazzinata nella batteria.

Esistono delle importanti differenze tra l’uso dell’energia solare e tutti gli altri tipi di alimentazione delle vetture. Quello del solare fotovoltaico è l’unico caso in cui si possa utilizzare sull’auto l’energia primaria, proveniente direttamente dalla natura. In tutti gli altri casi, invece, si ricorre ad un “vettore energetico”: l’energia primaria viene “incorporata” in un vettore (combustibile fossile, bio-combustibile, elettricità, idrogeno, ecc.), trasportata, distribuita, venduta e tassata. Questa è indubbiamente una delle migliori soluzioni per non impattare sull’ambiente e favorire la sostenibilità.

Seppur in fase di sperimentazione, ad oggi è possibile dimostrare come l’integrazione del fotovoltaico in un veicolo possa far ottenere un risparmio tangibile.

Lo scetticismo che accompagna l’uso dell’energia solare nel settore automobilistico è infatti legato al fatto che la potenza di un pannello solare ospitabile su un’automobile di dimensioni normali, dell’ordine dei 300 W, è molto inferiore rispetto alla potenza di un veicolo di media cilindrata, dell’ordine dei 50-60 kW. Ma questa constatazione presuppone che entrambi i sistemi operino sempre alla massima potenza. In realtà, gran parte degli automobilisti guida l’auto prevalentemente in città, per non più di un’ora al giorno e quasi sempre con il solo driver a bordo. In queste condizioni, la potenza “media” necessaria in un ambito urbano è dell’ordine degli 8 kW, considerando il parziale recupero della potenza necessaria per frenare. Se la vettura è usata un’ora al giorno, l’energia giornaliera necessaria alla trazione è pari quindi a 8 kWh.

Per quanto riguarda il pannello solare, invece, neanche questo lavora sempre alla massima potenza, quanto meno durante le ore notturne o in momenti in cui la vettura si trova in ambienti poco o per nulla illuminati dal sole (a causa, per esempio, dell’ombreggiamento per effetto di edifici, alberi e attraversamento di tunnel). Se consideriamo però un pannello esposto in luogo soleggiato (soprattutto nelle fasi di parcheggio in opportune aree di sosta), l’energia ricavabile è grosso modo pari a quella che si ottiene in circa dieci ore giornaliere operando ad una potenza pari a 2/3 della potenza massima. Il pannello fotovoltaico può dunque fornire circa il 25% dei circa 8 kWh giornalieri richiesti per la trazione, in un utilizzo urbano del mezzo.

In realtà, i primi esperimenti di veicoli solari autosufficienti non sono di certo recenti: sia dal punto di vista di ricarica che di energia per la propulsione, infatti, i primi prototipi sviluppati risalgono al 1955. È stata la General Motors, infatti, a inventare il primo prototipo di auto solare, la Sunmobile: un’auto attrezzata con 12 pannelli solari al selenio che alimentavano un piccolo motore elettrico, esposta per la prima volta in una convention di Chicago. Allora l’auto non sortì l’entusiasmo desiderato dalla Casa in quanto risentiva sicuramente di limiti importanti connessi alla poca capacità di accumulo delle batterie.

Oggi però in un contesto storico decisamente più favorevole, non sono pochi gli investimenti che si stanno impiegando per uno sviluppo più efficiente di questo tipo di veicoli. Analizziamone alcuni.

Sion: la pioniera delle auto solari

Sono Motors, start up pioniera di veicoli solari, ha rivisto e corretto il concetto di auto a pannelli solari, sfruttando al massimo il fotovoltaico e tutti i suoi vantaggi. La ricarica delle batterie della sua Sion può avvenire, infatti, o tramite la presa di casa o una industriale o altrimenti tramite l’affidamento alla ricarica solare: i pannelli a energia solare sono stati integrati in ogni superficie del veicolo, facendo diventare Sion il modello per eccellenza di veicolo fotovoltaico. La radiazione solare passa così attraverso 248 celle integrate nella carrozzeria, garantendo una superficie di irraggiamento superiore a qualsiasi prototipo precedente. Recentemente, inoltre, l’azienda ha deciso di modificare il progetto e di inserire nella sua vettura un accumulatore da 54 kWh al posto di quello da 35 kWh in grado di aumentare l'autonomia della vettura che passa da 255 a 305 km. Inoltre, il nuovo accumulatore permette di ricaricare in corrente continua sino a 75 kW contro i precedenti 50 kW.

Aptera: l’auto elettrica solare a tre ruote

La startup americana Aptera Motors ha presentato una vettura in grado di percorrere fino a 60 km con la sola energia solare. Per massimizzarne l’efficienza, gli ingegneri hanno realizzato un’auto con tre ruote, due davanti e una dietro. Per catturare al meglio l’energia solare, tutta la carrozzeria dell’Aptera è ricoperta da 80 celle fotovoltaiche che complessivamente coprono un'area di 3 metri quadri. Secondo la compagnia americana in condizioni ottimali dovrebbero garantire fino a 60 km di autonomia senza mai ricaricare. Oltre alla ricarica tramite l’energia solare, l’auto potrà contare su una batteria interna, che verrà fornita in quattro diverse taglie.

La Lightyear One: l’auto a energia solare con 750 km di autonomia

La Lightyear One è il primo veicolo elettrico solare a lungo raggio al mondo e sarà disponibile sul mercato entro la fine del 2021. Della start-up olandese Lightyear e del re degli pneumatici Bridgestone, l’auto garantisce un’autonomia di 725 km e un’efficienza energetica tre volte superiore rispetto alle auto elettriche attualmente sul mercato. Caricata direttamente dall’energia solare, questo tipo di veicolo sembra ridurre al minimo le emissioni di CO2 e le esigenze di ricarica. Grande durata garantita, però, anche da un pneumatico adatto: Bridgestone ha infatti creato una gomma rivoluzionaria, la “Turanza Eco”, che riduce sensibilmente la resistenza al rotolamento, caratteristica necessaria per migliorare la durata della batteria e per ridurre l’impatto ambientale durante l’intero ciclo di vita.

Panlite: dal Giappone il tetto solare che riduce le emissioni e aumenta l’autonomia

La Teijin, azienda hi-tech giapponese specializzata in soluzioni ambientali, ha stretto una partnership con Applied Electric Vehicles per realizzare un nuovo tetto solare in policarbonato, il “Panlite”, ultima svolta nello sviluppo della mobilità sostenibile. La Panlite viene modellata sino a ottenere una forma curva mantenendo la rigidità e la forza richiesti dal tettuccio di un veicolo e il particolare trattamento, garantisce la resistenza sia agli urti sia agli agenti atmosferici. Ad oggi questo innovativo tetto solare è installato su un prototipo di veicolo elettrico a guida autonoma, il Blanc Robot, sviluppato dalla Applied Electric Vehicles che sfrutta una piattaforma per veicoli robotici a zero emissioni.

Il super tettuccio fotovoltaico della Hyundai

La casa coreana ha lanciato sul mercato una nuova auto, la Sonata, attrezzata di un tettuccio fotovoltaico in grado di fornire fino al 60% della potenza per la batteria per un minimo utilizzo giornaliero di 6 ore. I pannelli forniscono abbastanza potenza per far percorrere all’auto circa 1.300 km all’anno.