- Le auto elettriche hanno radici nel XIX secolo, non solo Tesla/Toyota.
- All’inizio del XX secolo, benzina, vapore ed elettricità gareggiavano per il mercato.
- I veicoli a vapore avevano lunghi tempi di riscaldamento e autonomia limitata.
- Le auto moderne usano motori elettrici e grandi batterie di trazione.
I veicoli elettrici hanno una storia molto più lunga di quanto pensi la maggior parte delle persone, con radici che risalgono al XIX secolo. Per capire come siamo arrivati alla Tesla Model S e agli ibridi Toyota di oggi, dobbiamo guardare indietro all’epoca in cui benzina, vapore ed energia elettrica gareggiavano per dominare il mercato automobilistico nascente.
All’inizio del XX secolo, il principale mezzo di trasporto era il cavallo, ma man mano che i redditi delle persone aumentavano e le tecnologie disponibili progredivano, alcune persone cominciarono a sperimentare nuovi mezzi di trasporto. In quel periodo benzina, vapore ed energia elettrica erano tutti disponibili, ciascuno in competizione per dominare il mercato di quei tempi.
Prime esperienze con veicoli autopropulsi
La tecnologia a vapore era ben affinata in quel periodo ed era generalmente compresa e ritenuta affidabile dal pubblico. Dal fatto che aveva dimostrato di meritare di alimentare fabbriche, miniere, ferrovie e navi. Sembra una progressione naturale la costruzione di forme di trasporto più piccole che utilizzino motori a vapore.
Alcuni veicoli autopropulsi esistevano alla fine degli anni 1700 (triciclo a vapore di Nicolas Cugnot), ma questa tecnologia non fu sviluppata davvero fino alla fine degli anni 1800. Il cosiddetto Dampfwagen a vapore di Cugnot è considerato il primo automobile al mondo.
Ma c’era un problema importante: i motori a vapore richiedevano molto tempo per riscaldarsi (circa un’ora) e avevano un’autonomia limitata, senza contare che dovevano essere costantemente alimentati con acqua. Queste limitazioni tecniche hanno aperto la strada ad altre soluzioni di propulsione.
Come funziona una vettura elettrica moderna
Le auto elettriche funzionano utilizzando un motore elettrico al posto di un motore a combustione interna come nelle auto alimentate a benzina. Nella maggior parte dei casi, le auto elettriche utilizzano una grande batteria di trazione per alimentare il motore.
Questo accumulatore si ricarica collegandosi a una stazione di ricarica o a una presa appositamente predisposta presso le abitazioni dei proprietari di auto elettriche.
Poiché i veicoli elettrici funzionano con energia elettrica, non hanno scarico e non contengono componenti come la pompa di carburante, il tubo del carburante, il carburatore, il serbatoio o altri pezzi indispensabili a un veicolo a combustione.
Componenti principali di un veicolo elettrico
In generale, i veicoli elettrici sono composti da una serie di componenti di base, ciascuno con un ruolo specifico:
1. Batteria ausiliaria
Nella maggior parte dei veicoli elettrici, la batteria ausiliaria fornisce energia elettrica per avviare il motore e alimentare gli accessori di bordo, come l’orologio. Questa batteria non va confusa con la batteria principale - ha una tensione molto più bassa (12V o 24V) e alimenta i sistemi di bordo convenzionali.
2. Porta di ricarica
L’energia immagazzinata in una batteria non dura all’infinito e deve essere ricaricata di tanto in tanto. Qui entra in gioco la porta di ricarica, che permette al veicolo di collegarsi a una fonte di alimentazione esterna. Esistono vari tipi di porte - dalla ricarica lenta domestica alla ricarica rapida DC.
3. Convertitore DC
In genere la batteria principale avrà una tensione più alta rispetto alle altre componenti del veicolo. Questo dispositivo converte la corrente continua ad alta tensione in una tensione più bassa per un uso sicuro - ad esempio da 400V a 12V per i sistemi ausiliari.
4. Motore di trazione elettrico
Poiché il veicolo deve muoversi, è necessaria una componente per convertire l’elettricità in forza di rotazione per muovere le ruote. Qui interviene il motore di trazione - di solito un motore sincrono a magneti permanenti o un motore a induzione.
Alcuni veicoli dispongono anche di funzioni di rigenerazione dell’energia alle ruote, per recuperare parte dell’energia persa tramite frenata rigenerativa.
5. Caricatore di bordo
Poiché l’energia elettrica proveniente da fonti esterne è di solito in corrente alternata, questo dispositivo la trasforma in corrente continua per alimentare la batteria. Inoltre, è utilizzato per monitorare le caratteristiche della batteria, come tensione, corrente, temperatura e stato di carica durante la ricarica.
6. Controllore elettronico di potenza
Questo dispositivo gestisce il flusso di energia elettrica fornito alla batteria e controlla la velocità del motore di trazione. È l’equivalente elettronico di un ECU (Electronic Control Unit) di un’auto convenzionale.
7. Sistema di raffreddamento
Questo sistema mantiene una temperatura operativa adeguata del motore e di altre componenti. A differenza dei motori a combustione interna, i motori elettrici producono molto meno calore, ma la batteria richiede raffreddamento attivo per prestazioni ottimali.
8. Pacchetto batterie di trazione
Questo è il “serbatoio di carburante” di un veicolo elettrico ed è la fonte di energia elettrica utilizzata per far funzionare la maggior parte delle altre componenti del veicolo. Le tecnologie moderne utilizzano principalmente batterie agli ioni di litio ad alta densità energetica.
9. Trasmissione elettrica
Questo dispositivo trasferisce la potenza meccanica dal motore di trazione alle ruote di un veicolo elettrico. A differenza delle trasmissioni convenzionali con più marce, quelle elettriche hanno di solito una sola marcia di abbassamento.
Sviluppo dei motori a combustione interna: Otto, Diesel, Benz e Ford
Il motore a quattro tempi, popolare ancora oggi, fu concepito nel 1862 da Nikolaus Otto, mentre il motore diesel fu inventato da Rudolf Diesel nel 1893. Poco più tardi, Karl Benz progettò la prima automobile nel 1886 e la Ford Model T divenne la prima automobile prodotta in serie agli inizi del XX secolo.
Nonostante la potenza e l’utilità dei motori a combustione interna, soprattutto rispetto a quelli a vapore, presentavano problemi: non erano facili da guidare, richiedevano uno sforzo considerevole per cambiare marce e avviare il motore. Erano veicoli molto potenti e i fumi di scarico erano spesso onerosi.
Di fronte a questi problemi esisteva una sola alternativa: l’auto elettrica. Non aveva i problemi evidenziati sopra, era silenziosa, facile da manovrare e non emetteva sostanze nocive. Pertanto, le auto elettriche erano un’invenzione top come alternativa a quelle a combustione interna e a vapore.
Prime auto elettriche pratiche
Una delle prime auto pratiche fu creata dall’inventore britannico Thomas Parker intorno al 1884 e nel 1888 fu prodotta in Germania, la Flocken Elektrowagen.
Purtroppo, le strade extraurbane erano molto brutte in quel periodo ed era difficile per le auto avventurarsi su una strada al di fuori della città.
All’epoca i produttori di veicoli vedevano potenziale nelle auto elettriche e iniziarono a sperimentarle. Un esempio notevole fu il fondatore della Porsche, Ferdinand Porsche, che sviluppò il famigerato P1 nel 1898.
Thomas Edison mise la sua impronta seria nella costruzione delle auto elettriche, credendo nella loro superiorità rispetto ad altri veicoli e lavorò per sviluppare batterie più performanti. Henry Ford, amico di Edison, collaborò con lui intorno al 1914 per esplorare opzioni di auto elettriche e farle avere un prezzo più basso.
Il declino delle auto elettriche
Ironicamente o intenzionalmente, il modello T di Ford fu prodotto in massa ed era quasi tre volte meno costoso di altre auto elettriche sul mercato all’epoca. Nel 1912, il Model T Ford costava circa 650 dollari, mentre le altre auto avevano prezzi intorno ai 1750 dollari.
Le auto elettriche hanno ricevuto un colpo di grazia quando le reti stradali sono state migliorate e sono state scoperte riserve abbondanti di petrolio.
Questi fattori e non solo hanno portato al declino delle auto elettriche, e sono quasi scomparse intorno al 1935. La battaglia sembrava vinta certamente dalle veicoli alimentati a combustibile, almeno per i prossimi 30 anni, fino alla crisi petrolifera degli anni ’70.
Chi ha costruito la prima auto elettrica della storia
Come per i veicoli a combustione interna, non c’era un solo inventore delle auto elettriche. L’emergere e lo sviluppo di esse dovrebbero essere considerati più come una serie di scoperte e invenzioni che, alla fine, si sono unite in quello che chiamiamo oggi auto elettrica.
La scoperta dell’energia elettrica e una batteria ricaricabile affidabile furono la base per la costruzione di una macchina elettrica.
Anyos Jedlik, un inventore ungherese, sviluppò un motore elettrico nel 1828. Usando questa nuova invenzione sviluppò anche una prova concettuale per l’uso dell’energia elettrica come mezzo di trasporto costruendo un veicolo.
Poco più tardi, nel 1834, un fabbro del Vermont, Thomas Davenport, costruì un altro modello di veicolo elettrico che poteva muoversi su una pista elettrica.
Per quanto impressionanti fossero, mancava loro una fonte di energia ricaricabile e quindi avevano una utilità limitata. Il mondo dovette aspettare fino al 1859, quando il fisico francese Gaston Plante inventò la batteria al piombo.
La tecnologia fu ulteriormente migliorata da un altro francese, Camille Alphonse Faure, che nel 1881 aumentò significativamente la capacità della batteria, portando alla produzione di batterie su scala industriale.
Timeline dell’invenzione delle auto elettriche
Come si è visto, la creazione della macchina elettrica è stata più una serie di eventi che un singolo evento. Quindi ci sono diversi pretendenti per le prime auto elettriche, a seconda della vostra idea di cosa costituisce una vettura elettrica completamente formata.
Prime prototipi (1834-1867)
Un sviluppo interessante nelle auto elettriche fu realizzato nel 1834 dal professore Sibrandus Stratingh di Groningen, Paesi Bassi. Insieme al suo assistente creò un veicolo elettrico in piccola scala, alimentato da celle primarie non ricaricabili. Sfortunatamente Stratingh non fu in grado di sviluppare ulteriormente la sua auto poiché morì poco dopo l’invenzione, nel 1841.
Poco più tardi, nel 1867, l’inventore austriaco Franz Kravogl espose il proprio prototipo di automobile alla Esposizione Universale di Parigi. Era un veicolo a due ruote con un motore elettrico ma non era molto affidabile da guidare.
La prima auto elettrica pratica (1881-1884)
Nel 1881, Gustave Trouve testò un veicolo a tre ruote lungo le strade di Parigi. Fu il primo motore elettrico esterno come meccanismo di spostamento del triciclo Coventry-Rotary. Sebbene non fosse una invenzione chiave per una macchina elettrica completa.
Solo nel 1884, l’inventore britannico Thomas Parker (che ha anche costruito una rete elettrica sotterranea a Londra) costruì la prima auto elettrica di produzione. Parker alimentava la sua auto con le proprie batterie ricaricabili di grande capacità appositamente progettate.
Il successo commerciale (1894-1895)
Il primo veicolo elettrico di successo, The Electrobat, fu sviluppato dall’ingegnere meccanico Henry G. Morris e dal chimista Pedro G. Salom nel 1894, in Pennsylvania. Era un dispositivo lento e pesante, con ruote in acciaio per sostenere il peso e una grande batteria al piombo.
Anche negli Stati Uniti, William Morrison di Des Moines, Iowa, sviluppò una macchina elettrica in cui potevano entrare 6 passeggeri ed era in grado di raggiungere 23 km/h.
Nel 1895 i consumatori iniziarono a osservare questa nuova tecnologia dopo l’introduzione delle triciclette elettriche da parte di A. L. Ryker negli USA.
L’era d’oro delle auto elettriche (1895-1910)
Diversi altri inventori e ingegneri svilupparono una serie di altri modelli in questo periodo, culminando in un’auto elettrica che stabilì un record mondiale di velocità il 18 dicembre 1898.
Dopo questi progressi, la tecnologia delle auto elettriche fiorì, ed era l’era d’oro della tecnologia. Di conseguenza, l’interesse per le auto elettriche crebbe nel corso degli anni ‘90 e dell’inizio del XX secolo.
I taxi elettrici divennero disponibili nel 1897 grazie a Walter C. Bersey, che gestiva un’azienda di taxi a Londra.
Nonostante i vantaggi rispetto alle auto a benzina dell’epoca, una mancanza di infrastrutture elettriche impedì l’adozione di massa da parte dei consumatori. Infatti, ciò segnò il declino delle auto elettriche man mano che furono superate dalle auto con motore a combustione interna, specialmente dopo che furono scoperte riserve abbondanti di petrolio.
Fino al 1910, la maggior parte dei produttori di auto elettriche uscirono dal settore o cessarono la produzione. La tecnologia sopravviveva per usi specializzati, come carrelli elevatori o golf cart, ma i veicoli elettrici rimasero nell’ombra fino al loro rinascimento alla fine del XX secolo.
General Motors e la prima auto elettrica moderna
Seppure General Motors avesse sperimentato con veicoli elettrici sin dalla metà degli anni ’60, con il concetto di auto Electrovair, questo veicolo non raggiunse mai la produzione di serie. Electrovair si basava sulla Corvair (modello del 1966) ed era alimentato da un pacco batteria argento-zinco che poteva fornire 532 volt.
Dopo alcuni decenni General Motors decise di provare di nuovo. La loro prima auto elettrica di epoca moderna, la General Motors EV1, fu sviluppata a metà degli anni ’90. EV1 fu la prima auto elettrica prodotta in serie da un produttore importante.
Questa macchina ha vinto alcune importanti premi:
- È stata la prima vettura General Motors progettata da zero come EV
- EV1 è stata la prima e unica vettura commerciale venduta sotto il marchio General Motors e non come una delle sue divisioni
La decisione di General Motors di progettare e costruire EV1 fu ispirata in gran parte dalla California Air Resources Board (CARB), che adottò un mandato che obbligava i grandi produttori americani a sviluppare veicoli a emissioni zero se volevano continuare a commerciare i loro beni nello stato.
Tesla e la rivoluzione delle auto elettriche moderne
Tesla Motors produsse la prima auto elettrica, Roadster, nel 2008. Questo veicolo ha rappresentato una rivoluzione nell’era moderna dei veicoli elettrici e ha offerto una tecnologia di ultima generazione della batteria e un sistema di propulsione elettrica.
Roadster è stata una vettura elettrica a batteria (BEV) e fu la prima automobile di serie completamente elettrica a utilizzare una batteria agli ioni di litio come fonte di energia. È anche la prima auto completamente elettrica in grado di percorrere oltre 320 km con una sola ricarica. Può inoltre raggiungere una velocità massima di 200 km/h.
Tra il 2008 e il 2012, sono state vendute oltre 2.450 Roadster in oltre 30 paesi nel mondo.
I primi veicoli ibridi della storia
Una risposta che è sulle labbra di tutti sarebbe Toyota Prius. No? Purtroppo non è la risposta corretta. Secondo i registri, il primo veicolo ibrido è stato sviluppato molto prima. Nel 1889, un autotreno ibrido benzina-elettrico fu progettato da William H. Patton.
Anche se non è una macchina secondo la nostra definizione, è comunque un concetto molto interessante.
Qualche anno dopo, nel 1901, mentre lavorava presso la fabbrica di autobus Lohner, Ferdinand Porsche sviluppò Mixte. Si trattava di una versione ibrida con trazione integrale del carrozzone elettrico “System Lohner-Porsche” presentato al World Fair di Parigi.
Mixte è considerato ampiamente come la prima automobile ibrida al mondo. I prototipi iniziali di questo modello avevano trazione su due ruote, erano alimentati da batterie e avevano due motori montati sui mozzi delle ruote anteriori.
Alcuni sostengono che l’onore della prima ibrida sarebbe di un’automobile sviluppata nel 1905 da Henri Piper, un inventore tedesco-belga. Quest’ultimo produsse la propria auto ibrida composta da un motore elettrico e un generatore, batterie e un piccolo motore a benzina.
Fonti foto: wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net
