Quanto influisce la temperatura sull'autonomia dei veicoli elettrici?

I vantaggi legati all'introduzione di veicoli elettrici nelle flotte sono sempre più evidenti, ma le aziende devono tenere in considerazione l'autonomia necessaria per svolgere le proprie attività lavorative e le condizioni operative di questi veicoli, inclusa la variabilità legata alle condizioni metereologiche. In seguito a un'analisi approfondita dei dati estrapolati da 4.200 veicoli elettrici a batteria (BEV) connessi e da 5,2 milioni di viaggi, siamo ora in grado di capire l'impatto della temperatura sull'autonomia dei veicoli elettrici. 

Indichiamo a seguire la temperatura ottimale per i veicoli elettrici, la riduzione di autonomia prevista in pieno inverno o nei giorni più caldi dell'estate e le principali linee guida per estendere la loro autonomia quotidiana. 

Autonomia dei veicoli elettrici

L'autonomia è la distanza che un veicolo elettrico può percorrere con una sola carica. Il valore ufficiale relativo all'autonomia di un veicolo si basa su test standardizzati eseguiti mediante un dinamometro in un centro di collaudo. Tuttavia, come ben sanno i conducenti di veicoli elettrici, tale indicazione deve essere intesa esclusivamente come una linea guida. 

I veicoli elettrici, alla stregua di quelli a benzina, funzionano in modo diverso a seconda delle condizioni del terreno, del carico trasportato, della velocità, del comportamento del conducente e della temperatura. Tutti questi fattori influiscono sul consumo di carburante del veicolo (la distanza percorribile con una determinata quantità di carburante o di kWh nel caso di veicoli elettrici) e quindi sulla sua autonomia.

In teoria, maggiore è l'energia che può immagazzinare la batteria di un veicolo, maggiore è la sua autonomia; in pratica, questo valore è dipendente dalla progettazione del veicolo (peso, forma, dimensioni, ecc.).Per percorrere la stessa distanza di una berlina da 60 kWh, un autobus avrebbe bisogno di una batteria molto più grande. Tuttavia, le condizioni esterne possono influire negativamente o positivamente sul risparmio di combustibile del veicolo durante qualsiasi viaggio, e questa non è una caratteristica esclusiva delle auto elettriche. Se si preme troppo sull'acceleratore tra un semaforo e l'altro o si guida in una giornata molto fredda, è inevitabile che l'efficienza sia peggiore indipendentemente dal carburante utilizzato. 

I veicoli elettrici a temperature rigide

Il fattore che riduce maggiormente l'autonomia dei veicoli elettrici è il clima freddo. Sin dal lancio sul mercato dei primi veicoli elettrici, una critica frequente era che non funzionassero bene durante l'inverno. Anche se molti conducenti di veicoli elettrici canadesi e norvegesi non sono d'accordo, è vero che la temperatura influisce negativamente sull'autonomia, che di fatto è influenzata dalla temperatura principalmente a causa dell'impianto di climatizzazione. Infatti, l'energia della batteria non alimenta solo il veicolo, ma anche i sistemi per la regolazione della temperatura dell'abitacolo e della batteria del veicolo.

Spesso, si crede che la riduzione dell'autonomia a basse temperature sia dovuta alla riduzione delle prestazioni della batteria. Sebbene le batterie agli ioni di litio non funzionino in modo ottimale a temperature estreme (le basse temperature influiscono sulla capacità di immagazzinare e rilasciare energia), questo ha un impatto sull'autonomia molto inferiore rispetto al carico per i servizi ausiliari. Inoltre, le case automobilistiche hanno progettato sistemi di gestione termica delle batterie per mantenerle entro un intervallo di temperatura ottimale, limitando ulteriormente la riduzione delle prestazioni (a discapito del carico per i servizi ausiliari). 

Che impatto ha la temperatura sull'autonomia dei veicoli elettrici?

Ci siamo dati l’obiettivo di comprendere a pieno l'impatto della temperatura sull'autonomia dei veicoli elettrici e se tutti i modelli sono interessati allo stesso modo. Per scoprirlo, Geotab ha esaminato i dati anonimizzati di 5,2 milioni di viaggi effettuati da 4200 veicoli elettrici che rappresentano 102 diverse combinazioni di marca/modello/anno, e ha analizzato l'efficienza media di tali viaggi in base alla temperatura. 

La nostra analisi ha dimostrato che:

1. la maggior parte dei veicoli elettrici segue una curva dell'autonomia in funzione della temperatura, indipendentemente dalla marca o dal modello.
2. le temperature calde e fredde influiscono sull'autonomia, ma le temperature più fredde hanno un impatto maggiore.
3. 21,5 °C (70 °F) è la temperatura ottimale per l'efficienza di viaggio del veicolo.

Grafico 1: Curva dell'autonomia in funzione della temperatura

I nostri dati mostrano che la maggior parte dei veicoli elettrici segue la stessa curva di efficienza in base alla temperatura, indipendentemente dalla marca, dal modello o dall'anno.Il grafico precedente mostra l'autonomia (media) di un veicolo elettrico rispetto alla sua autonomia nominale a qualsiasi temperatura, ottenuta sulla base della metodologia di misurazione di autonomia EPA, non WLTP. A temperature ottimali, i veicoli elettrici hanno prestazioni migliori rispetto all'autonomia nominale, con picchi del 115% a 21,5 °C (70 °F). Pertanto, a una temperatura ottimale, la maggior parte dei veicoli elettrici supera l'autonomia nominale del veicolo. Tuttavia, con l'aumento o la diminuzione della temperatura, la riduzione dell'autonomia è evidente. A -15 °C (5 °F), i veicoli elettrici scendono al 54% della loro autonomia nominale, il che significa che un'auto con un'autonomia nominale di 250 miglia (402 km) in media riesce a percorrere solo 135 miglia (217 km).  

A questo punto il freddo diventa quasi un nemico, ma anche il caldo non scherza. 

Osservando attentamente il grafico, è interessante notare come l'autonomia diminuisca un po' più velocemente (la pendenza è più ripida) quando la temperatura aumenta. Tuttavia, l'impatto reale si manifesta meno a temperature elevate perché il clima terrestre difficilmente raggiunge temperature superiori a 50 °C (122 °F), per cui non sappiamo cosa accade all'autonomia oltre tale temperatura (e speriamo di non doverlo mai sapere!). 

Il costo della temperatura ideale

Non è una coincidenza che, in generale, i viaggi più efficienti siano stati effettuati nei giorni in cui la temperatura esterna media era di 21-22 °C (70-71 °F). Il dato ancora più interessante è che questa è la temperatura che preferiamo mantenere nelle nostre case. 

Se entrando in auto la temperatura esterna è inferiore a 20 °C, è più probabile che si accenda il riscaldamento; se invece è superiore a 22 °C, probabilmente si accenderà l'aria condizionata. Affinché la temperatura dell'abitacolo raggiunga condizioni simili a quelle di una casa confortevole, viene assorbita energia dalla batteria che sarebbe altrimenti utilizzata per spostare l'auto. 

Come gli esseri umani, anche le batterie amano il “comfort” e funzionano meglio a temperature moderate (anche se tollerano meglio il freddo e resistono a un intervallo di temperature più ampio). Il sistema di gestione termica di un veicolo elettrico è progettato per assorbire energia e riscaldare o raffreddare la batteria del veicolo, se necessario. Ciò garantisce l'autonomia ideale e aiuta a prevenire il deterioramento della batteria.

I veicoli con le migliori e le peggiori prestazioni 

Grafico 2: La curva dell'autonomia con il 10° e il 90° percentile mostra la distribuzione dell'efficienza di viaggio prevista a una determinata temperatura.

La curva dell'autonomia si basa sull'efficienza media di tutti i viaggi salvati nei nostri database, a una determinata temperatura. Poiché questi viaggi sono stati effettuati nel mondo reale, erano soggetti a una grande varietà di fattori esterni che possono influire sull'efficienza del veicolo, tra cui terreno, velocità, abitudini di guida, lunghezza del viaggio e condizioni di partenza (ad esempio, se il viaggio è iniziato in un garage climatizzato). 

Quest'analisi non tenta di isolare l'impatto di ciascun fattore sull'autonomia. È ragionevole presumere che i viaggi più efficienti (o con le migliori prestazioni) a qualsiasi temperatura siano dovuti a una combinazione di fattori esterni che influiscono sull'efficienza del veicolo. In una diversa analisi, esaminiamo l'impatto relativo della temperatura e della velocità.

Nel complesso, i veicoli con le migliori prestazioni (quelli del 90° percentile) hanno ottenuto un'autonomia del 32% superiore rispetto alla media, e addirittura doppiamente maggiore rispetto ai veicoli del 10° percentile. Ciò suggerisce che è possibile prevedere un certo margine per la distanza percorribile con una singola ricarica, che potrebbe in parte essere sotto il proprio controllo. 

Mentre la maggior parte dei veicoli condividono una variazione dell'autonomia in funzione della temperatura, alcuni veicoli elettrici hanno evidenziato differenze a causa dei diversi sistemi di gestione della batteria utilizzati. Ad esempio, alcuni dei modelli più recenti sono dotati di una pompa di calore, un metodo di climatizzazione molto efficiente. Si prevede quindi che la loro autonomia subisca una variazione minore rispetto ai veicoli EV che ne sono sprovvisti.

Suggerimenti per estendere l'autonomia dei veicoli elettrici nelle giornate calde e fredde

Come indicato in precedenza, il principale fattore che causa la perdita di autonomia a basse e alte temperature è il carico ausiliario, pertanto, ridurlo al minimo aiuta a percorrere più chilometri. Ora vediamo qualche consiglio!

Sfrutta al meglio i servizi offerti dall'auto: riscalda o rinfresca sedile e volante non l'aria 

Il riscaldamento dell'aria dell'abitacolo può assorbire 3000-5000 watt ed è molto meno efficiente del riscaldamento del sedile e del volante (circa 75 watt), che trasferisce il calore al corpo tramite conduzione. L'uso di queste funzioni sempre più comuni garantisce il massimo comfort senza dover ricorrere al riscaldamento dell'abitacolo. Tuttavia, a temperature molto basse, la riduzione al minimo del riscaldamento dell'abitacolo può contribuire all’efficienza solo fino a un certo punto e si perderà comunque energia mediante il sistema di gestione termica della batteria. 

Preriscalda o preraffredda il veicolo 

Esattamente come si fa prima dell'attività fisica, è necessario prepararsi anche prima di un lungo viaggio! Accendere l'impianto di riscaldamento dell'auto mentre questa è ancora collegata alla rete elettrica riduce al minimo il carico ausiliario, riscaldando (o raffreddando) l'auto prima di iniziare il viaggio. I veicoli elettrici consentono il preriscaldamento (o preraffreddamento)  senza influire sull'autonomia, quindi è utile approfittarne. Se possibile, parcheggiare in un garage a temperatura controllata per ottenere un effetto migliore. 

Tieni il veicolo collegato a una presa di corrente nelle giornate molto fredde o molto calde 

Oltre ai vantaggi elencati sopra, le case automobilistiche consigliano di collegare i veicoli alla rete elettrica nelle giornate molto calde o molto fredde, quando il veicolo non è in uso (nota: questa operazione non vale per la ricarica alle colonnine di ricarica, che invece è meglio evitare in condizioni estreme, in particolare a temperature elevate). Se il veicolo è collegato a una presa di corrente, il sistema interno può mantenere i controlli della temperatura della batteria, prolungando la durata della batteria a lungo termine. 

Guida con prudenza

Indipendentemente dalle condizioni climatiche, un fattore che influisce sempre sul chilometraggio è il comportamento di guida. Le accelerazioni e le frenate eccessive, oltre alla velocità sostenuta, consumano più energia, con un impatto negativo sull'autonomia e sulla sicurezza di conducente e passeggeri, soprattutto d'inverno. Al contrario, riducendo la velocità ed evitando frenate brusche, consentirai all'impianto frenante rigenerativo di funzionare, recuperando energia e immagazzinandola nuovamente nella batteria. Devi però tenere a mente che a temperature estremamente basse l'impianto frenante sarà meno efficace, perché le batterie fredde non possono assorbire la stessa quantità di energia delle batterie calde.

Utilizza la modalità Eco

Ogni veicolo EV prevede funzioni leggermente diverse per la modalità Eco, ma in genere tutte diminuiscono il consumo di energia e aumentano il chilometraggio, ottimizzando l'alimentazione del motore e le funzioni ad alto consumo energetico, come il riscaldamento dell'abitacolo. In effetti, in inverno la modalità Eco può rendere l'auto più sicura: riducendo la potenza del motore, l'auto accelera più lentamente, limitando la possibilità di slittamento delle ruote su strade coperte di ghiaccio o neve.

Controlla la pressione degli pneumatici

La pressione degli pneumatici diminuisce al diminuire della temperatura, con una maggiore resistenza al rotolamento e un chilometraggio ridotto. È buona norma controllare la pressione degli pneumatici ogni mese, soprattutto quando le temperature esterne cambiano considerevolmente.

Tieni il caricabatterie sempre a portata di mano

Le batterie fredde hanno una maggiore resistenza alla carica, il che significa che i veicoli EV si caricano più lentamente a basse temperature. Assicurati di avere a disposizione un caricabatterie da 240 V di livello 2 per la ricarica principale, da effettuare durante la notte o mentre sei al lavoro. E se stai pianificando un lungo viaggio in inverno, è importante individuare delle stazioni di ricarica rapida lungo il tragitto. 

Con l'aumento delle dimensioni delle batterie sui nuovi modelli di veicoli elettrici, la perdita di autonomia non è più un problema. Una maggiore capacità determina un minore impatto sulla maggior parte delle esigenze di viaggio quotidiane, oltretutto l'infrastruttura di ricarica sta continuando ad estendersi sul territorio, il che va a nostro giovamento, a prescindere dal tipo di viaggio.

Informazioni aggiuntive per le flotte

L'elettrificazione è un argomento ancora nuovo per molte flotte. Se non sai da dove cominciare, visita la pagina sull’Analisi di Sostenibilità dei Veicoli Elettrici di Geotab. Per capire quale sia il veicolo elettrico giusto per le esigenze della tua flotta, è essenziale acquisire informazioni e valutare attentamente i dati telematici. Grazie alla nostra analisi, i mobility manager possono individuare quali veicoli sostituire con i modelli elettrici in base a requisiti operativi e finanziari. L'analisi prende in considerazione la temperatura più sfavorevole, offrendo ai mobility manager la certezza che i veicoli elettrici scelti saranno in grado di garantire l'autonomia in qualsiasi condizione.

Questo blog è stato pubblicato originariamente il 25 maggio 2020.