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Temperatura e velocità: Geotab detta le regole dell’autonomia

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Training Academy Varta

Geotab detta le regole auree per ottimizzare l’autonomia in base alla velocità e alla temperatura esterna. La società canadese, leader mondiale nell’ IoT dei veicoli connessi, ha rilevato i dati reali di migliaia di vetture per stabilire velocità e percorsi ottiamali di un veicolo elettrico al variare delle temperature. E ha sviluppato un simulatore universale che si può consultare sul sito dell’azienda

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Sia i veicoli elettrici sia i veicoli termici presentano un’efficienza operativa (rapporto fra energia consumata e “lavoro”, cioè km percorsi)  fortemente influenzata da numerosi fattori: temperatura, condizioni stradali, agenti atmosferici, topografia, velocità, pressione degli pneumatici e stile di guida.

Se per i veicoli a combustione interna l’unico problema è il maggior consumo che si traduce in maggiori costi, per quelli elettrici può diventare un limite all’utilizzo. Le batterie infatti contengono meno energia di un serbatoio di carburante, e rifornirle richiede almeno 30 minuti contro 5 al massimo.

 

Inoltre la capacità di stoccaggio di energia in una batteria degrada con il tempo. Geotab ha registrato una media di degrado del 2,3% all’anno.

Perciò conoscere l’esatta autonomia prima di intraprendere un viaggio è fondamentale per ottimizzarlo. E valutare se e come è possibile concluderlo senza soste per la ricarica. O, diversamente, sapere in anticipo quante e per quanto tempo bisognerà effettuarne. Per chi si appresta ad acquistare un veicolo elettrico è altrettanto importante avere queste informazioni per scegliere a ragion veduta quello più adatto a soddisfare specifiche esigenze.

Geotab si è concentrata su due varianti: temperatuta esterna e velocità media. Ha elaborato i dati reali di oltre 3 milioni di viaggi di miglialia di auto e furgoni elettrci con oltre 500 mila ore di funzionamento in ogni situazione. Il tutto monitorato  dai propri sistemi di IOT.

Il risultato è il grafico qui sotto riporato e un simulatore interattivo basato su di essi.

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Autonomia media per una vetturtra (linee continue) e un furgone (linee tratteggiate) in funzione della temperaura e della velocità

L’impatto della temperatura sull’autonomia

Come si nota dal grafico, a temperature ottimali di 20 gradi, l’autonomia effettiva è in media superiore del 15% rispetto all’autonomia nominale. Nelle giornate estremamente fredde, l’autonomia può addirittura dimezzarsi. Ciò è dovuto principalmente all’utilizzo di energia necessaria per mantenere l’abitacolo e le batterie a una temperatura confortevole. Fortunatamente, è possibile adottare alcune misure per ridurre questi effetti; ad esempio preriscaldando l’abitacolo quando l’auto è ancora connessa alla rete e utilizzando sedili riscaldati piuttosto che attivando il sistema di riscaldamento.

Il ruolo della velocità e della resistenza

Ma la temperatura è veramente il fattore che influisce maggiormente sui veicoli elettrici? Bisogna in realtà considerare un secondo fattore altrettanto importante, ossia la velocità. La velocità influisce sull’efficienza del veicolo e, di conseguenza, anche sulla sua autonomia. L’impatto della velocità, o più specificamente della resistenza, si applica sia ai veicoli ICE che ai veicoli elettrici.

La resistenza è essenzialmente la forza che si contrappone all’avanzamento del veicolo. L’entità della resistenza che un veicolo incontra durante lo spostamento dipende principalmente dalla sua aerodinamicità, che varia in base al modello. La forza della resistenza dipende inoltre dalla velocità di marcia (aumenta proporzionalmente al quadrato della velocità; se si raddoppia la velocità, la resistenza aumenta di quattro) ed è influenzata dalla densità e dalle caratteristiche dell’aria stessa (che cambia con la velocità del vento, l’altitudine, la temperatura e l’umidità, tutti fattori considerati costanti nella seguente analisi).

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Come impiegare i dati telematici aggregati per capire quale velocità adottare e ottimizzare l’autonomia? Alla temperatura ottimale di 20 gradi l’autonomia dell’automobile viene ottimizzata se si adotta una velocità minore di circa 30 km/h. A 0 gradi, invece, la velocità ottimale raddoppia a 60 km/h. Si tratta di un compromesso tra la quantità di energia necessaria per superare la resistenza e l’energia necessaria per mantenere l’abitacolo a una temperatura confortevole. Velocità più elevate consentiranno di arrivare a destinazione più rapidamente, il che significa meno energia totale consumata in riscaldamento dell’abitacolo e della batteria. Tuttavia, velocità più elevate richiedono più energia per superare la resistenza, il che è decisamente un fattore negativo.

In un furgone, poiché la forza della resistenza è maggiore, l’efficienza si raggiunge a velocità ancora più basse. A una temperatura ideale di 20 °C , la velocità ottimale è di circa 26 km/h, non molto dissimile a quella di un’auto elettrica . Tuttavia, a temperature di congelamento, la velocità ottimale è ancora piuttosto ridotta: circa 40 km/h .

Influisce più la velocità o la temperatura?

Con l’aumento della velocità si produce una convergenza tra i gruppi di linee. Sia per l’automobile (linee continue) che per il furgone (linee tratteggiate), maggiore è la velocità e minore sarà l’impatto determinato dalla temperatura. Alle basse velocità, una variazione di temperatura di 10° avrà un impatto molto maggiore sull’autonomia rispetto a qualsiasi variazione di temperatura alle alte velocità. Nel caso del veicolo commerciale leggero, l’impatto determinato dalla temperatura a velocità elevate diventa quasi insignificante.

Il simulatore di Geotab per un primo test

Geotab ha utilizzato i risultati di questa analisi per creare una simulazione interattiva al fine di confrontare un’automobile e un veicolo commerciale leggero, entrambi con una batteria da 65 kWh. Consente di regolare la temperatura e la velocità per verificare il diverso impatto sull’autonomia.

La barra piena (100%) rappresenta l’autonomia teorica massima del veicolo, a condizioni ottimali di temperatura e velocità. Si tratta di una situazione ben diversa dall’autonomia nominale di un veicolo.

Un esempio del simulatore sviluppato da Geotab

Immaginiano per esempio che sia una giornata mite, circa 21 °C, e che per raggiungere la destinazione si presentino due possibilità: prendere l’autostrada e guidare a 100 km/h oppure prendere strade urbane e guidare a 50 km/h. Se l’autonomia massima è la priorità numero uno, indipendentemente dalla guida di un’automobile o di un furgone, ti consigliamo di percorrere il tragitto più lento.

Percorrendo lo stesso tragitto in inverno a una temperatura di 0 °C, l’autonomia è comunque inferiore a causa dell’energia necessaria al riscaldamento. Ma cambia anche il percorso consigliato. Nel caso dell’automobile , non vi è una differenza significativa tra l’autostrada e le strade urbane. Con l’autostrada si utilizza solo l’8% circa di energia in più, ma si arriva a destinazione due volte più velocemente. Con il furgone, al contrario, la perdita in autonomia sarà del 22% a seconda se scegli il percorso autostradale o la strada cittadina. Possiamo concludere che, per quanto riguarda il furgone, la velocità svolge ancora un ruolo significativo.

Con le passenger car più piccole e aerodinamiche, la temperatura è il fattore determinante in particolare su strade urbane. Di conseguenza, l’utilizzo di strategie per ridurre l’impatto sarà ancora più importante.

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Apri commenti

19 COMMENTI

    • Occhio Daniele, queste battute fino a poco fa le facevo anche io e come te senza cattiveria ma se hai una figlia o una nipote ti parte la frecciatina di sessismo 😅

      Te lo dico senza mettermi dietro la cattedra, ho mia nipote che mi sta “raddrizzando” e fa pure bene…

      • -ti parte la frecciatina di sessismo-

        Quando non ti mettono direttamente in croce usando la pistola sparachiodi.

        Comunque enzo, ti voglio benissimo. ♥️😂♥️😂

        Cosa non ti inventi per trovare la giustificazione teorica per andare a 190 orari, lo sai solo tu. 😇♥️😇♥️

    • lo spiegherà il computer di bordo , non appena quelli del marketting si levano dalle p.
      e i diriGGEnti faranno scrivere 4 righe di codice serio a quelli del software ..
      o lo farà skynet , appena prenderà coscenza di se e dirà:
      “questi sono talmente idioti che presto decreteranno la loro stessa estinzione di massa..
      anticipiamo i tempi così risparmiamo un po di risorse del pianeta”

      so cinico e pure un po apocalittico

  1. /// alla temperatura ottimale di 20 gradi l’autonomia dell’automobile viene ottimizzata se si adotta una velocità minore di circa 30 km/h. A 0 gradi, invece, la velocità ottimale raddoppia a 60 km/h […] \\\ Non ho capito, come fa la velocitá ottimale a 20 gradi ad essere inferiore (addirittura la metá) di quella a 0 gradi nonostante la maggiore densità dell’aria (–> piú resistenza aerodinamica) e la minore autonomia delle batterie causate dalla bassa temperatura.

    /// prendere l’autostrada e guidare a 100 km/h oppure prendere strade urbane e guidare a 50 km/h […] consigliamo di percorrere il tragitto più lento \\\

    • Per il motivo che hai scritto tu nel commento all’altro thread: “aumentare la velocitá comporta un tempo minore nel quale si consuma energia, il che “mitiga” un pó gli effetti delle alte velocitá.”. Ovvero aumentando la velocità mitighi le perdite dovute alle basse temperature.

      Quando le temperature sono basse, ipotizzando che tu sia bloccato nel traffico, hai comunque un dispendio di energia, ovvero l’ “energia necessaria per mantenere l’abitacolo e le batterie a una temperatura confortevole” (semplifichiamo: l’energia per il riscaldamento di tutta l’auto). Quindi se tu arrivassi in 1 solo secondo da A a B quest’energia sprecata per riscaldare sarebbe pochissima, manco il tempo di accendere l’aria condizionata. Ma se tu impiegassi davvero 1 secondo per andare da A a B consumeresti tantissima energia dovuta alla resistenza all’avanzamento (attrito su asfalto e resistenza dell’aria): quindi la curva ideale è una curva che considera entrambi i fattori.

      Quando vai piano, non avendo quasi alcun consumo, l’optimum lo ottieni andando pianissimo, ovvero sfidando il meno possibile la resistenza all’avanzamento.

      A questo punto la domanda che potresti fare è: ma perché a 20 gradi l’optimum lo si ha a 30 km/h e non a 1 km/h? Secondo me per 2 motivi: per efficienze e inerzie interne di alcune componenti (motore e albero di trasmissione, ove presente) ma soprattutto perché anche se vai a passo di lumaca un consumo energetico c’è sempre, minimo ma c’è. Pensa solo all’elettronica di bordo e pensa all’aumento dei consumi che si ebbe quando Tesla di punto in bianco sostituì l’hardware dell’infotainment con uno più prestazionale. Non solo i display accesi, ma tutti i sensori, gli adas, l’always on consumano corrente. Non è vero che l’auto elettrica ferma nel traffico non consuma: consuma anche lei, poco, ma consuma. Inoltre anche a 20° è possibile che ogni tanto parta il sistema di raffreddamento delle batterie e quindi si ricade in una situazione simile a quella dell’aria fredda: va bilanciato il “malus” della resistenza all’avanzamento col “malus” del consumo elettronico dei sistemi di bordo e del climatizzatore. Solo che qui, essendo a 20° gradi, la seconda voce incide molto meno e quindi l’optimum lo si ha già a 30 km/h.

    • Alle basse temperature gran parte dell’energia serve a riscaldare l’abitacolo e le batterie. A velocità molto basse, il risparmio di energia per la trazione verrebbe più che compensato dal maggior tempo di viaggio, che vorrebbe dire maggior consumo in riscaldamento. E’ spiegato abbastanza chiaramente nell’articolo.

    • seriamente;
      basta giocare e far giocare chi non è avverso con qualche simulatore abbastanza realistico, come quello dell’articolo
      anche stellantis ne ha uno ben fatto imho
      https://www.citroen.it/modelli/c4/elettrica.html

      in questi conti IMHO c’è poco sullo stile di guida
      gli ipermiler e gli appassionati di fisica elementare , sfruttano scie ,inerzia e soprattutto la gravità
      io mi limito a quest’ultima
      con una EV /plug-in/ full-ibrid
      è buona cosa in autostrada , accelerare in discesa e rilasciare lentamente in salita fino alla velocità minima accettabile,
      la maggiore energia cinetica accumulata in discesa si può usare per risparmiare in salita

      my 2 cent di guida elettrica efficente

  2. Una buona notizia c’è: per chi va forte in auto, freddo o caldo cambia poco, i consumi quelli sono. Il che è un’ottima notizia.

    Il grafico mette su un piano le 2 coordinate, velocità e autonomia e mostra diverse curve in base alla temperatura. Ma io vorrei aggiungere un’altra dimensione, ovvero il tempo necessario per andare da un punto ad un altro. Questo perché chi usa l’auto per lavoro da un lato è interessato a capire quanto spende, ovvero quanti km fa con un pieno, ma visto che poi si deve fermare a ricaricare vorrà sapere anche quanto tempo impiega.

    Nel 2019 Bjørn Nyland si è interrogato su quale sia la velocità media migliore da mantenere (in un’autostrada idealmente senza traffico) viaggiando su un’Autobahn per coprire una grande distanza tra 2 città. L’obiettivo era arrivare il prima possibile. Chiaramente all’aumentare della velocità aumenta il numero di fermate per rifornire e ad oggi questo è sempre stato considerato deleterio per la media tant’è che – volgata comune – per arrivare prima occorre andare più piano, tra i 110 e i 120 (in base al modello) per evitare di dover perdere quel poco tempo che si guadagna in lunghe soste di ricariche. Ovvero aumentando del 100% la velocità (ad esempio passando da 80 a 160 km/h non si dimezza il tempo perché occorre poi incrementare le soste per la ricarica).

    Il test è stato condotto con la prima Model 3 Performance arrivata in Europa e prima dell’avvento dei supercharger con ricariche a 250 kW.

    Ebbene non io bensì Bjørn Nyland ha stimato che la media ideale a cui compiere un viaggio del genere sulle Autobahn tedesche con una Model 3 Performance è di 190 km/h (valore completamente teorico, si sa, ma calcolato partendo dai consumi effettivi del modello). Questo perché è vero che aumentano le soste (e con esse ovviamente il costo del viaggio) ma nonostante qualche pit stop in più si arriva comunque prima, ovvero il tempo guadagnato viaggiando forte non viene eccessivamente mortificato nonostante qualche ricarica in più.

    Il dato che più si corre prima si arriva vale dunque anche per le elettriche. Anche guardando il grafico sopra, ipotizzando di dover fare 800 km, si arriva prima viaggiando a 100 o a 140 km/h? Viaggiando a 140 km/h il range è di 300 km, quindi conviene fare 2 soste per ricaricare dal 10% all’85% che richiedono ovvero appena un’oretta in tutto. Il viaggio a 140 km/h durerebbe circa 6 ore e 45, soste incluse.

    Invece viaggiando a 100 km/h il range è mediamente di 400 km e quindi basta una sola sosta di 30 minuti circa: in questo caso il viaggio durerebbe 8 ore e 30 minuti, sosta inclusa.

    Se invece guardiamo al costo è un’altra storia: viaggiare alla media di 140 anziché a quella di 100 significa spendere il 33% in più! All’aumentare della velocità il tempo finale quindi si accorcia ma i costi si impennano notevolmente …

      • A 120 servono circa 7 ore e mezzo, ovvero 6 ore e 40 di viaggio oltre a circa 45 minuti per 2 ricariche. Bjørn Nyland ha stimato che l’ideale è 190. Ovviamente si tralasciano qui tutte le considerazioni su sicurezza, fattibilità, traffico e quindi anche accelerazioni e decelerazioni dovute al traffico stesso, è solo un calcolo puramente teorico sul tempo minimo per andare da A a B.

        Ripeto è un dato che ho voluto fornire perché qui su VaiElettrico girava la falsa convinzione (alla quale avevo abboccato anche io sinceramente) che con l’elettrico si arriva prima riducendo la velocità (e questo senza considerare le spese di ricarica, la sicurezza, la presenza delle colonnine hpc sul territorio, ma solo il tempo minimo). In realtà no, ogni auto ha una sua velocità ideale con la quale arriva prima, pur dovendosi fermare più volte a caricare e per la Model 3 Performance la velocità media ideale teorica è di 190 km/h. Ma questa è solo teoria e noi non viviamo in Germania, tra l’altro, e non è certo un invito a procedere a 190 km/h di media (neanche se vivessimo in Germania).

        • Fra l’altro, come fatto notare nei commenti a un precedente articolo VE, aumentare la velocitá comporta un tempo minore nel quale si consuma energia, il che “mitiga” un pó gli effetti delle alte velocitá.

        • @enzo

          ma invece di andare forte in macchina per le strade normali
          non puoi correre per i cavoli tuoi in pista?
          eviti di mettere a rischio gli altri

        • Prendi piuttosto un viaggio di 250 km, molto più frequente e più realistico. Con il 70% delle BEV attuali lo fai tranquillamente senza nessuna sosta intermedia se viaggi ai 110, mentre ai 130-140 ti devi fermare a ricaricare. Secondo te chi arriva prima? Comunque il problema non devi portelo tu: installi PCC e ti dirà lui cosa ti conviene fare in base a percorso, distanza, temperatura, altimetria.

          • Il calcolo in realtà è semplice: se si sta fermi a caricare meno di 29 minuti si fa prima andando a 140 piuttosto che a 110. Sempre ipotizzando velocità totalmente costante in assenza di traffico.

          • Codice della strada a parte, vorrei vedere quello che fa 250 km alla velocità costante di 140 km/h.

          • Concordo, indubbiamente, infatti il discorso vale solo per i lunghi viaggi. È pur vero che in un viaggio più corto si potrebbe fare un rabbocchino di 5 o 10 minuti, ma sommando i tempi morti per avviare la ricarica e ripartire, un eventuale (ripeto: eventuale) vantaggio dell’auto più veloce sarebbe insignificante.

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