Probabilmente non ti rendi conto di quanto siano inefficienti i motori a combustione interna

Uno dei temi di discussione più frequenti tra gli utenti di veicoli elettrici e i loro critici è l'autonomia. La solita argomentazione è che i veicoli a combustibili fossili possono fare 700 miglia tra un rifornimento e l'altro e impiegare cinque minuti per farlo. Ma il focus sull'autonomia nasconde una caratteristica molto importante delle auto elettriche a batteria: sono molto più efficienti della combustione interna.

Per illustrare questo, dobbiamo fare un piccolo calcolo. Ciò è reso più complicato di quanto potrebbe essere a causa dei diversi modi in cui vengono indicate le specifiche per i veicoli a combustione interna e per quelli elettrici a batteria. Per quest'ultimo, conosci quasi sempre la capacità della batteria e l'autonomia nominale. Per le auto a combustibili fossili, potresti non sapere nemmeno quanto è grande il tuo serbatoio, solo le miglia nominali per gallone. L'intervallo di solito non fa parte delle specifiche. Quasi certamente non hai idea di quanta energia corrisponda a per miglio.

Quando risolvi le cose in modo che siano comparabili, tuttavia, la quantità di energia utilizzata da un'auto con motore a combustione interna rispetto a una batteria elettrica diventa nettamente contrastata. Questo mi è venuto in mente in particolare quando mi sono reso conto che un'auto che possedevo - una Porsche 1992 classica del 968 - aveva all'incirca la stessa autonomia su un "serbatoio pieno" dell'auto con cui l'ho sostituita - una Prestazioni Tesla Model 3. Entrambi fanno poco più di 300 miglia da pieno a vuoto. La Porsche potrebbe fare un po' di più se non fosse guidata come dovrebbe essere una Porsche, ma questo è tutto il calcolo "retro del pacchetto di sigarette", tranne per il fatto che ho smesso di fumare qualche decennio fa.

Userò auto leggermente diverse per questo articolo e baserò i calcoli sulle cifre EPA e WLTP per mantenere le cose il più eque possibile. Le auto che ho scelto sono la Tesla Model 3 Long Range per BEV e la Toyota Camry per rappresentare l'angolo dei fossili, poiché era l'auto più venduta in America in una classe simile alla Model 3 e disponibile a livello globale, anche se non nel Regno Unito da allora Novembre 2021. La Camry può essere acquistata ora come ibrida, quindi più efficiente delle versioni a sola combustione, ma chiarirà comunque il punto.

Cominciamo con la Tesla. L'attuale Model 3 Long Range ha una batteria da 82 kWh, che fornisce 374 miglia di autonomia WLTP o 358 miglia secondo il test EPA. Ciò equivale a 4.6 miglia per kWh (WLTP) o 4.4 miglia per kWh (EPA). La Camry LE Hybrid da 2.5 litri eroga 53.3 mpg (che sono galloni britannici) secondo il test WLTP e 52 mpg (galloni americani) secondo il test EPA. Ma come lo convertiamo in kWh per il confronto?

Nessuno parla davvero di quanta energia ci sia in un gallone di benzina (o benzina, come la chiamiamo qui nel Regno Unito) in questo tipo di dibattiti. Ma puoi rintracciare questa cifra abbastanza facilmente. Una figura che ho trovato era 9.6 kWh per litro, che equivale a 43.58 kWh per gallone (britannico). La misura abituale è "Gasoline gallon equivalent", da cui deriva MPGe (miglia per gallone di benzina equivalente). La versione E10 di benzina/benzina esce a 32.78kWh per gallone (americano), secondo il US Environmental Protection Agency.

La prossima cosa che dobbiamo capire per la Camry è quanti kWh ci vogliono per miglio, quindi dobbiamo pompare quelle cifre nell'MPG che abbiamo ottenuto prima. Utilizzando la cifra WLTP MPG e il valore energetico del gallone britannico, ottieni 1.2 miglia per kWh. Utilizzando l'EPA MPG e il valore energetico del gallone, ottieni 1.59 miglia per kWh. Quindi, tramite il sistema di classificazione dell'efficienza WLTP, la Camry utilizza 3.74 volte più energia della Tesla per miglio e, tramite la classificazione EPA, 3.57 volte di più. Dove va il resto dell'energia? Spreco di calore, attrito nella trasmissione e altre inefficienze.

Naturalmente, questo non vuol dire che un gallone di benzina/benzina consumi così tanti kWh in più di elettricità. Ne utilizzerà un po' durante il suo processo di produzione, ma il petrolio aveva quel potenziale energetico già quando veniva estratto dal sottosuolo. Il punto che sto cercando di chiarire qui è che un motore a combustione interna consuma molta più energia per miglio di uno elettrico a batteria. Tanto che non è nemmeno nello stesso campo da baseball. Perché stiamo sprecando tutta questa energia quando non è necessario?

Certo, la combustione interna ha attualmente alcuni vantaggi pratici: veicoli a lungo raggio, veicoli più economici, più veloci nel rifornimento. Ma è fondamentalmente una tecnologia peggiore dei veicoli elettrici a batteria. È in circolazione da oltre un secolo e la sua efficienza è solo leggermente migliorata durante questo periodo. Non possiamo permetterci di sprecare così tanta energia quando è disponibile un'alternativa in grado di fornire così tante miglia in più per unità di potenza. Questo è il motivo per cui è così importante eliminare gradualmente la combustione interna per il trasporto quotidiano.