Efficienza


Usare l'energia efficientemente

Non tutta l'energia necessaria per la propulsione di un veicolo arriva alle ruote. Una parte si perde a causa dell'attrito e del calore. L'inefficienza di un veicolo può essere classificata in due categorie di perdite: carico su strada e conversione di energia. In Tesla si presta meticolosa attenzione a entrambe, allo scopo di ottenere la massima autonomia. Tesla Roadster sfrutta al meglio un incredibile gruppo motopropulsore elettrico e l'ossessione dei suoi ingegneri per l'efficienza, così da essere l'auto sportiva di serie più efficiente sul mercato.

Resistenza all'avanzamento su strada

I veicoli di qualsiasi tipo, indipendentemente dal gruppo motopropulsore, devono vincere la resistenza all'avanzamento su strada, che include la resistenza del vento, l’attrito meccanico (cuscinetti, mozzi, albero di trasmissione ecc.) e la resistenza al rotolamento dei pneumatici. La resistenza all'avanzamento influisce su tutti i veicoli.   Quando un'auto accelera, la resistenza del vento aumenta; l'auto deve “spostare” più aria. Quindi, la resistenza all'avanzamento aumenta all'aumentare della velocità e dipende dall'aerodinamica del veicolo. Gli ingegneri Tesla sono impegnati a diminuire le inefficienze di natura aerodinamica, allo stesso tempo senza rinunciare all'estetica. La resistenza all'avanzamento può essere ridotta al minimo progettando freni, cuscinetti e altri componenti rotanti in modo da ridurre l'attrito. È importante anche utilizzare pneumatici con bassa resistenza al rotolamento e rendere il veicolo il più leggero possibile. L'energia risparmiata riducendo la resistenza all'avanzamento può avere un notevole effetto positivo sull'autonomia. Model S sarà una delle berline più aerodinamiche mai costruite, con tutti i componenti messi a punto per ridurre al minimo l'attrito e ottenere la massima autonomia possibile.

Perdite nella conversione dell'energia

In teoria, due auto con identica resistenza all'avanzamento potrebbero avere efficienze complessive molto diverse a seconda dell'efficienza di conversione dell'energia prima che questa venga trasmessa alle ruote. I veicoli elettrici hanno le più basse perdite complessive nella conversione dell'energia.

Efficienza dei veicoli elettrici

In un veicolo elettrico, l'energia chimica è immagazzinata in una batteria. Nei veicoli Tesla si adoperano batterie agli ioni di litio per la loro alta densità di energia. La conversione dell'energia chimica in elettroni liberi (energia elettrica) può avvenire con efficienza maggiore del 90%; una certa quantità di energia viene persa sotto forma di calore nelle celle e in altri componenti della batteria, come conduttori e fusibili. I restanti componenti del propulsore Tesla, l'inverter di potenza e il motore, sono altrettanto efficienti. Complessivamente, l'efficienza di guida di Tesla Roadster è pari all'88%, quasi il triplo rispetto a un veicolo con motore a combustione interna.

Efficienza dei veicoli a combustione interna

In un'auto convenzionale l'energia chimica è immagazzinata sotto forma di carburante. Nel processo di combustione, l'energia chimica si trasforma in energia termica. I pistoni convertono l'energia termica in lavoro meccanico che trasmette il moto alle ruote. La massima efficienza possibile di questo processo di conversione è del 35%. La maggior parte dell'energia immagazzinata nel carburante viene persa sotto forma di calore.

Efficienza dei veicoli ibridi e ibridi plug-in

Il processo di conversione dell'energia in un veicolo ibrido è una combinazione dei processi che avvengono in un veicolo con motore a combustione interna e in un veicolo elettrico a batteria. L'efficienza complessiva di un veicolo ibrido è leggermente superiore a quella di un veicolo convenzionale, poiché è possibile ricatturare una parte dell'energia persa per vincere la resistenza all'avanzamento su strada, ma è ancora molto più bassa rispetto a un veicolo elettrico. Quando un veicolo ibrido funziona in modalità completamente elettrica, l'efficienza complessiva può essere alquanto elevata. Tuttavia, non appena si attiva il motore a benzina, l'efficienza complessiva del gruppo motopropulsore diminuisce a causa delle perdite dovute sia al processo di conversione nel motore a combustione che alla batteria. Un mondo composto al 100% da veicoli ibridi sarebbe ancora dipendente al 100% dal petrolio.

Efficienza Well-to-Wheel (dal pozzo ala ruota)

Il confronto di un esempio di ciascuna tecnologia rivela che la tecnologia elettrica Tesla utilizza l'energia con la massima efficienza. A mano a mano che le società fornitrici di energia elettrica costruiranno centrali elettriche più efficienti e sfrutteranno sempre di più le fonti di energia rinnovabili, l'efficienza dal pozzo petrolifero alla stazione di servizio aumenterà notevolmente. A sua volta, l’efficienza complessiva dei veicoli aumenterà a livelli che non saranno mai raggiunti dalle tecnologie del motore a combustione interna o dei veicoli ibridi.


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