Auto elettrica - Tesina per istituto tecnico industriale

INDICE:

Introduzione…………………………………………………………………….3

1. La storia dell’auto elettrica…………………………………………………….5

2. Il motore asincrono trifase(M.A.T.)...…………………………………………9

3. La batteria…………………..…………………………………………………17

4. Gli anni ruggenti…………………..…………………………………………..20

5. Il futurismo e l’automobile……..……………………………………………..22

6. 2

1)Introduzione

L'argomento della mia tesina riguarda l’automobile elettrica. Ho cercato di trattare il tema dal punto di

vista interdisciplinare, toccando diverse materie di studio: in particolare elettrotecnica, ma anche

storia e letteratura.

L’Automobile elettrica è dotata di un motore elettrico alimentato da un sistema di batterie ricaricabili.

Le automobili elettriche sono meccanicamente più semplici e durevoli di quelle alimentate a benzina,

e non contribuiscono all’inquinamento atmosferico.

Come funzionano

Un’automobile elettrica è dotata di una batteria, di un caricabatteria da collegarsi a una presa di

corrente e di un “controller”, collegato al pedale dell’acceleratore, che gestisce il flusso di elettricità fra

batterie e motore.

Il motore elettrico converte l’energia fornita dalla batteria in energia cinetica. Il conducente non deve

far altro che accendere l’auto, selezionare il senso di marcia con un apposito selettore e premere il

pedale dell’acceleratore.

Come nel motore a combustione interna di un’automobile convenzionale, anche nel motore elettrico il

movimento di un elemento rotante viene trasmesso alle ruote da un apparato riduttore.

Inoltre non è presente alcun sistema di frizione o di cambio automatico. La retromarcia si ottiene

invertendo il flusso dell’elettricità circolante nel motore: in tal modo si inverte il verso di rotazione del

motore stesso e quindi del riduttore, il quale a sua volta inverte quello delle ruote. Tuttavia la velocità

massima del motore nel caso di rotazione contraria viene limitata elettronicamente per ovvi motivi.

Le automobili elettriche sono inoltre dotate di un sistema frenante a recupero, noto come “Re-Gen”.

Si tratta di un sistema che agisce contemporaneamente anche da caricabatteria: quando il

conducente toglie il piede dall’acceleratore, il motore diventa un generatore elettrico, che riconverte

l’energia cinetica del veicolo in elettricità e la immagazzina nella batteria. La conversione dell’energia

cinetica in energia elettrica causa il rallentamento dell’automobile. E’ comunque presente anche un

pedale del freno e un sistema frenante tradizionale, da azionare nel caso in cui sia necessario

arrestare il veicolo in spazi ristretti.

Considerazioni

L'energia necessaria per caricare la batteria di una vettura elettrica viene generalmente prodotta nelle

centrali elettriche attraverso la combustione di petrolio, gas metano o carbone, e la batteria permette

il funzionamento dell’automobile senza emettere prodotti di rifiuti inquinanti come quelli di un motore

a combustione interna inoltre si ha minore inquinamento acustico rispetto ai motori a combustione

interna senza la produzione di fumi nocivi.

Quanto agli scarichi della centrale elettrica, è più facile controllare le emissioni di sostanze inquinanti

di un unico impianto che non quelle del tubo di scappamento di milioni di automobili alimentate a

benzina ma bisogna ricordare che, se l'automobile elettrica viene rifornita con energia prodotta da

fonti rinnovabili, produce un inquinamento praticamente nullo.

In questo modo, riducendo la dipendenza dal petrolio, si potrebbe rallentare il riscaldamento globale

(attenuando l'effetto serra).

Le automobili elettriche odierne, ancora in fase di perfezionamento, sono probabilmente destinate a

sostituire quelle a combustione interna. Sono, infatti, considerate una soluzione efficace per sfruttare

le risorse energetiche disponibili, dal momento che molte forme di energia può essere convertita in

elettricità.

Inoltre, la diffusione di questo tipo di automobili non richiederebbe nuovi sistemi di distribuzione del

combustibile: l’elettricità è già distribuita in modo capillare praticamente ovunque.

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Il solo nuovo sistema richiesto per garantire il funzionamento delle automobili elettriche sarebbe

quello necessario per il caricamento delle batterie.

I veicoli elettrici, non essendo dotati di motore che brucia combustibile liquido e dei conseguenti

apparati necessari al suo funzionamento, sono enormemente più affidabili e richiedono una

manutenzione estremamente minima.

Attualmente la diffusione delle automobili elettriche è ancora molto limitata, soprattutto a causa della

scarsa praticità del sistema di ricarica delle batterie, che garantisce un’autonomia insufficiente.

Eventuali accessori, quali un impianto di climatizzazione o la radio, causano tra l’altro un esaurimento

ancor più rapido della batteria. 4

2)Storia dell’automobile elettrica

Le auto elettriche a batteria furono tra le prime automobili ad essere inventate, sperimentate e

commercializzate. La prima carrozza elettrica fu realizzata tra il 1832 ed il 1839 (l'anno esatto è poco

certo).

Se alla fine del 1800, invece di grandi giacimenti di petrolio si fosse scoperto un modo efficiente di

immagazzinare l’elettricità, oggi forse viaggeremmo tutti su veicoli elettrici e magari si parlerebbe del

motore a combustione interna come possibile ma difficile alternativa.

All’inizio il motore a combustione era sporco, rumoroso e difficile da far funzionare. Non può dunque

stupire il fatto che la trazione elettrica sia stata competitiva almeno fino ai primi anni del 1900. Infatti,

prima della preponderanza del potente ma inquinante motore a combustione interna, le auto

elettriche detenevano molti record di velocità e di distanze percorse con una carica.

I veicoli elettrici a batteria per un certo tempo vendettero di più rispetto ai veicoli a benzina. A causa

però dei limiti tecnologici delle batterie, e della mancanza di una qualsiasi tecnologia di controllo della

carica e della trazione, la velocità massima di questi primi veicoli elettrici era limitata a circa 30 Km/h.

In seguito questi veicoli vennero venduti con successo come “town car” (veicoli di quartiere o di

paese) alle persone delle classi agiate. Venivano spesso commercializzati come veicoli appropriati al

sesso femminile, a causa della loro operatività semplice, pulita e poco rumorosa e che non

necessitava di frequente manutenzione.

La tecnologia di fine Ottocento permise al belga Camille Jenatzy di superare per primo il traguardo

dei cento km/h con un veicolo elettrico.

Ma ormai era stato raggiunto un limite allo sviluppo: la capacità energetica delle batterie. Tanto è vero

che le successive sperimentazioni di veicoli elettrici stradali, continuate fino agli anni venti, non

diedero i frutti sperati per quanto riguarda le automobili private.

Tuttavia, la trazione elettrica con alimentazione ad accumulatori è stata utilizzata laddove non

interessano autonomia e velocità ma silenziosità ed assenza di gas di scarico. Ovvero per impieghi

particolari, come i carrelli per il movimento nelle stazioni ferroviarie, i carrelli elevatori, le piccole auto

per i campi da golf ed i veicoli per i servizi porta a porta.

Ultimamente il salto tecnologico dell’elettronica ha permesso di migliorare le prestazioni in fatto di

velocità e autonomia. Ma non insieme, perché il problema irrisolto è quello di avere una batteria con

la capacità di immagazzinare energia in quantità simile a quella dei combustibili liquidi.

All’inizio del 1996 sono solo due i tipi di batteria utilizzabili sulle auto elettriche: il classico tipo al

piombo-acido e quello al nichel-cadmio. Altri dispositivi di accumulo chimico di energia sono allo

studio, così come l’accumulo meccanico e quello con supercondensatori.

La soluzione cui si tende sembra essere quella della propulsione ibrida: in modalità elettrica offre una

ridotta autonomia a zero emissioni, mentre utilizza il motore a combustione per le lunghe percorrenze

a velocità elevate. Si tratta di un compromesso, ma forse l’unico praticabile almeno fino a quando si

trovi la batteria ideale. Il sistema ibrido apre un capitolo completamente nuovo, anche se nella storia

della locomozione stradale non sono mancati esperimenti con veicoli dotati di questi sistemi.

In questi ultimi anni numerose case costruttrici si sono cimentate nella realizzazione di prototipi ibridi,

tutti molto interessanti sebbene inevitabilmente penalizzati dall’alto costo derivante dalla presenza di

un sistema a motore termico e di uno elettrico. 5

Thomas Edison ed un'auto elettrica nel 1913

Cronologia dell’automobile elettrica:

1799. Alessandro Volta inventa la pila.

1837. Un americano, Thomas Davenport, brevetta (e forse costruisce) un veicolo elettrico

funzionante con un rudimentale motore costituito da un’elettrocalamita ed un arpionismo.

1839. Uno scozzese, Robert Davidson, costruisce un veicolo elettrico, che secondo altre fonti

risalirebbe al 1837.

1881. Il francese Gustave Trouvé gira a Parigi con un triciclo elettrico dotato di due motori per le ruote

posteriori.

1882. Il 29 aprile a Berlino si sperimenta un autobus elettrico sulla Kurfürstendamm tra Halensee e

Charlottenburg.

1889. Thomas Edison sperimenta un veicolo elettrico spinto dalle batterie alcaline di sua invenzione.

1892. Giuseppe Carli, di Castelnuovo di Garfagnana, costruisce un triciclo elettrico a due posti, con

motore da 1 CV e che, completo di batterie pesava appena 140 kg.

1895. Il francese Jeantaud produce e vende vetture elettriche con autonomia di 30 km e velocità

massima di 20 km/h.

1897. Servizio di taxi elettrici della London Electrical Cab Company con 15 vetture; anche a New York

inizia un servizio analogo con 100 vetture dell’Electric Vehicle Company.

1899. Il 29 aprile ad Achères, il belga Camille Jenatzy con la sua vettura elettrica speciale Jamais

Contente, stabilisce il record di velocità per autoveicoli alla media di 105,88 km/h.

1902. La vettura elettrica Torpedo di Walter Baker tenta di battere il record di velocità il 30 maggio a

Staten Island presso New York: non ci riesce a causa di un incidente ma il pilota ed il meccanico si

salvano grazie all’uso, per la prima volta nella storia dell’auto, delle cinture di sicurezza.

1917. Negli Stati Uniti viene effettuata una prova di autonomia per veicoli elettrici, uno dei quali

percorre i circa 200 km tra Atlantic City e New York alla media di 33 km/h.

1931. Cessa la produzione della Detroit Electric, ultima automobile elettrica prodotta in serie negli

Stati Uniti.

1939. L’Inghilterra è l’unico Paese dove prospera un’industria produttrice di veicoli elettrici industriali,

con una decina di fabbriche. Le prove eseguite con veicoli per consegne porta a porta mostrano un

sensibile vantaggio dei veicoli elettrici rispetto a quelli a benzina o a trazione animale.

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1960-1970. A partire dagli anni Sessanta ricominciano a proliferare le proposte, gli studi e i prototipi

per la produzione di auto elettriche, sotto la spinta del pericolo di inquinamento causato dai gas di

scarico. Tutte le grandi case automobilistiche presentano i loro prototipi, senza contare gli inventori la

cui presenza si inserisce in concomitanza con le ricorrenti crisi energetiche.

Il decennio è caratterizzato da una sempre maggiore presenza di prototipi costruiti dalle grandi case

automobilistiche, sia spontaneamente che su sollecitazione delle società produttrici di energia

elettrica, allo scopo di valutare il comportamento dei veicoli elettrici, in quanto le uniche batterie

disponibili sono quelle al piombo con una modesta capacità di accumulo. La Fiat costruisce un primo

prototipo nel 1963 sulla base della 600 multipla, poi nel 1965 un altro sulla base della 1100 D, e nel

1967 un terzo sulla base dell’850. Ci sono anche prototipi giapponesi (Toyota Corona), della Ford,