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Articoli di approfondimento - Far partire l'industria dei veicoli elettrici in Europa

I veicoli elettrici (e-vehicle, o EV) sono destinati a giocare un ruolo chiave nel futuro della mobilità urbana, riducendo l'inquinamento, diminuendo la dipendenza dai combustibili fossili e facendo risparmiare denaro agli automobilisti. Anche se attualmente i veicoli elettrici costituiscono solo una piccola frazione della flotta europea di automobili, si prevede che le vendite aumenteranno in modo esponenziale nei prossimi anni, in gran parte grazie ai progressi nella tecnologia degli e-vehicle compiuti da ricercatori finanziati dall'UE. Le tecnologie per veicoli completamente elettrici che ottimizzano sicurezza, consumo energetico e recupero dell'energia cinetica contribuiscono anche in modo importante ai continui miglioramenti delle prestazioni dei veicoli ibridi.
Articoli di approfondimento - Far partire l'industria dei veicoli elettrici in Europa
In tutta l'Unione europea i trasporti sono responsabili di oltre il 70 % del consumo totale di petrolio, che per la maggior parte viene importato dall'estero. Con oltre un milione di automobili in più che percorrono le strade dell'Europa ogni 50 giorni, il consumo di carburante, il traffico e l'inquinamento potranno solo continuare ad aumentare se il motore a combustione interna rimarrà la fonte principale di forza motrice. Pertanto, l'UE, i governi nazionali e le aziende private stanno spendendo miliardi per sostenere lo sviluppo dei veicoli elettrici.

"Piuttosto che offrire forme di mobilità basate sui prezzi dell'energia costantement in aumento, l'industria deve ora soddisfare una domanda ragionevole di mobilità: veicoli puliti, sicuri e a basso consumo energetico, che richiedono una minore produzione di energia, e che utilizzano materiali riciclabili e che alla fine si smaltiscono da soli", dice il dott. Pietro Perlo, direttore della Interactive Fully Electrical Vehicles (IFEVS), una PMI italiana che si dedica allo sviluppo di veicoli elettrici.

Il dott. Perlo ha aiutato a sovrintendere allo sviluppo di una tecnologia innovativa per veicoli elettrici nel progetto P-MOB ("Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility"), supportato dalla Commissione europea con quasi 2,8 milioni di euro di finanziamenti. Il progetto, che coinvolge ricercatori provenienti da sei aziende (Siemens in Germania, Mazel in Spagna; IFEVS, Polimodel e Fiat in Italia; e Magnomatics nel Regno Unito), oltre all'Università di Sheffield nel Regno Unito, ha prodotto lo sviluppo di un nuovo prototipo di automobile elettrica con un'autonomia massima di 20 chilometri (km) alimentata soltanto con energia solare.

Coordinato dal Centro Ricerche Fiat a Torino, in Italia, il team alle base di P-MOB ha cercato di rompere il collegamento tra l'aumento della capacità di trasporto e la crescita delle morti sulla strada, traffico e inquinamento mediante lo sviluppo di un prototipo di veicolo elettrico che non solo è pulito, ma anche estremamente sicuro e compatto. Per fare questo, i ricercatori hanno adottato un nuovo approccio all'integrazione dei sistemi avanzati concentrandosi, tra le altre cose, su celle solari, motori elettrici e controllo magnetico della coppia, gestione potenza-energia, accumulatori distribuiti e tecnologie per permettere ai veicoli elettrici di immettere nuovamente in rete l'energia quando non vengono utilizzati.

"Il progetto ha soddisfatto i più elevati standard di sicurezza, ha una ridotta impronta di carbonio e un consumo energetico estremamente contenuto, e ciò rende il veicolo ideale per le esigenze della maggior parte delle persone nelle città e sulle strade periferiche", fa notare il dott. Perlo.

Il prototipo è un piccolo veicolo compatto, che pesa meno di 600 chilogrammi (kg) prima dell'installazione del pacco batterie e ha una velocità massima di oltre 100 km/h, e soddisfa le nuove norme riguardanti i veicoli elettrici "micro". Inoltre, è in grado di soddisfare le norme classiche per le categorie di veicoli come la M1 (un'automobile con sedili per otto passeggeri o meno).

Aerodinamico, sicuro e ad alimentazione solare

Un progetto parallelo chiamato WIDE-MOB ("Building blocks concepts for efficient and safe multiuse urban electrical vehicles"), che coinvolge anche i partner di P-MOB, ha aiutato ad affrontare la progettazione e lo sviluppo degli elementi costitutivi di base dei veicoli elettrici. Il team WIDE-MOB ha lavorato sull'ottimizzazione dell'aerodinamica per ridurre drasticamente la resistenza a qualsiasi velocità e su carrozzerie leggere e a basso costo progettate per un'elevata sicurezza in caso di impatti frontali o laterali, oltre a una varietà di tecnologie per la propulsione distribuita.

"Il nostro veicolo è il primo con un gruppo motopropulsore a due motori, uno per asse. Noi abbiamo due porte solo su un lato per garantire un elevato grado di sicurezza, migliore ergonomia e una ridotta complessità con una resistenza aerodinamica estremamente bassa: circa del 30 % minore rispetto ad altri veicoli con le stesse dimensioni", spiega il dott. Perlo. "Tutte le tecnologie sono state sviluppate dai partner durante lo svolgimento del progetto . Soltanto le celle delle batterie sono prodotte fuori dall'Europa, anche se la progettazione è stata fatta nell'ambito del progetto".

Il sistema di controllo integrato basato su TIC del progetto permette il funzionamento di due motori e due differenziali, così l'asse anteriore e quello posteriore del veicolo sono indipendenti e forniscono un'efficace trazione integrale, oltre alla variazione della distribuzione della coppia in base alle condizioni di guida che fornisce una gamma di importanti benefici. Esso aumenta il controllo del veicolo sulle curve a raggio ridotto, migliora l'aderenza su strade bagnate e ghiacciate, procura l'impressione di un'accelerazione più veloce senza richiedere maggiore energia e permette un funzionamento a prova di guasti: se un motore si guasta, l'altro permetterà sempre di ritornare a casa. Ma il fatto più significativo è che questo a sua volta garantisce che, in particolare a velocità elevate, il guasto di un singolo motore non causerà la perdita del controllo del veicolo.

Inoltre, l'uso di due motori combinato con una gestione energetica intelligente basata su TIC consente un'efficienza superiore, poiché i due motori possono essere fatti funzionare separatamente alle massime prestazioni in tutte le condizioni di guida, massimizzando allo stesso tempo il recupero di energia durante le frenate mediante un sistema frenante distribuito su due assi combinato con un controllo del "sistema anti bloccaggio" (ABS) virtuale.

Allo stesso tempo, pannelli fotovoltaici intelligenti con diodi intelligenti e componenti elettroniche autoadattanti minimizzano le perdite nella generazione di energia dovute a ombre o al malfunzionamento di una singola cella. Come la maggior parte dei veicoli elettrici, il prototipo P-MOB può essere ricaricato direttamente dalla rete elettrica. L'aggiunta di una tecnologia di celle solari di silicio mono cristalline flessibili ad alta efficienza, tuttavia, significa che esso può anche essere alimentato soltanto dal sole e può persino rivendere energia alla rete elettrica una volta che le sue batterie sono cariche.

Durante i collaudi sul circuito di prova della Fiat a Torino, il veicolo è stato in grado di percorrere 20 km alimentato unicamente dalle sue celle solari, più che a sufficienza per il pendolare giornaliero medio europeo, particolarmente nella più soleggiata Europa meridionale.

"Le prestazioni del veicolo hanno soddisfatto le nostre aspettative per il progetto: esso ha mostrato una stabilità molto elevata sulle curve a raggio ridotto e ha un consumo energetico medio di circa 80 Watt-ora per chilometro", dice il dott. Perlo. "Lo abbiamo presentato al pubblico durante degli eventi a Torino, Atene e Bruxelles e abbiamo ricevuto commenti molto positivi".

Il prototipo è stato progettato usando la prima piattaforma a design variabile per micro veicoli elettrici, anch'essa creata nell'ambito dei progetti P-MOB e WIDE-MOB, ed è ora destinato a continuare la sua evoluzione all'interno della piattaforma EU-MOBY R&D supportata dalla Commissione europea.

"L'idea di avere un veicolo che con aggiunte minori potrebbe sia soddisfare l'omologazione di microveicoli elettrici che il classico mondo M1 è nuovo e rende possibili nuovi approcci aziendali. Tutti questi concetti sono stati brevettati", sottolinea il dott. Perlo.

Tuttavia, egli fa notare che le batterie sono alla base dei veicoli elettrici e la carenza di una forte industria delle batterie in Europa rimane una sfida per una tecnologia di produzione locale. "Senza dubbio è necessario un nuovo livello di organizzazione industriale paneuropeo per affrontare in modo specifico la fabbricazione di batterie, poiché questa metterà l'industria del trasporto su strada in difficoltà nei prossimi anni", dice.

Ciononostante, si prevede che le vendite di veicoli elettrici in Europa aumenterà rapidamente, salendo da 45 000 quest'anno a 400 000 nel 2015, rappresentando circa il 3,5 % delle immatricolazioni di nuove automobili per il trasporto di passeggeri. Con il miglioramento della tecnologia anche i prezzi scenderanno e si prevede che un'automobile elettrica da piccola a media con un'autonomia di 250 km con una singola ricarica costerà 15 000 euro entro quattro anni, in calo rispetto agli attuali 20 000 euro.

Si prevede che un altro incentivo a passare all'elettrico possa venire dai piani dell'UE di ridurre progressivamente le emissioni complessive di CO2 della flotta di automobili passeggeri nei prossimi anni.

"Questo probabilmente causerà un profondo cambiamento nell'offerta di mobilità personale: il prezzo di una normale automobile aumenterà a causa della tecnologia necessaria a raggiungere la soglia delle emissioni di CO2, mentre i costi dei veicoli elettrici caleranno grazie all'ottimizzazione del processo di produzione e all'aumento delle vendite", prevede il dott. Perlo. "Ci sarà un nuovo equilibrio nel mercato e ci sarà spazio per nuovi concetti di veicoli come quello sviluppato da P-MOB".

Il progetto P-MOB ha ricevuto finanziamenti per la ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'Unione europea.

Collegamento al progetto su CORDIS:

- 7° PQ su CORDIS
- Scheda informativa del progetto P-MOB su CORDIS
- Scheda informativa del progetto WIDE-MOB su CORDIS

Collegamento al sito web del progetto:

- Sito web del progetto "Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility"

Altri collegamenti:

- Sito web dell'Agenda digitale della Commissione europea

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