Sviluppo tecnologico, competitività industriale, sostenibilità: Fuoco Amico fa il punto mentre l’Europa si appresta a rivedere le regole sull’auto a zero emissioni in vista della revisione delle regole 2035. Ci aiuta il professor Massimo Ceraolo, ordinario di Sistemi Elettrici per l’Energia all’Università di Pisa e autore del libro “Capire l’auto elettrica, Architettura, utilizzo, impatto aziendale“.
E’ sacrosanto avere un approccio tecnologicamente neutrale alla mobilità sostenibile, così come a qualsiasi altro problema tecnico-scientifico: come potrebbe negarlo un ingegnere e docente universitario? Tuttavia Massimo Ceraolo aggiunge che sono i fatti, alla fine, a decretare quale sia la soluzione più efficiente.
E venendo all’auto del futuro, cioè quella che permetterà alla mobilità privata di sopravvivere, senza inquinare e senza emettere gas clima alteranti, è convinto che solo quella a batteria sia in grado di intraprendere il percorso verso la decarbonizzazione già dal 2035. Detto in altre parole: tutte le altre tecnologie arriveranno, se arriveranno, anni dopo, quindi in ritardo.
Ma per quella data, confermata e difesa dall’Unione europea, riusciranno le auto elettriche a soddisfare tutte le esigenze degli automobilisti? Colmeranno cioè il gap di prestazioni e di praticità rispetto alle termiche attuali?
Celle a stato solido e cambio: sfruttare tutta l’energia
Ceraolo pensa di sì. Nuove soluzioni come le celle a stato solido, già in fase avanzata di sviluppo, consentiranno alle batterie al litio di passare dalla capacità attuale di 250 wh per chilogrammo a 35o-400 wh/kg. In termini di autonomia significherà raggiungere 600-700 chilometri riducendo il peso e il volume del 20-30%. Nuove architetture e nuove chimiche (il sodio per esempio) permetteranno poi il riciclo completo dei materiali e con minori costi di approvvigionamento.
Altri componenti del powertrain elettrico, inverter e motore, hanno già oggi efficienze altissime: rispettivamente il 97 e il 95%. Facendo quindi 100 l’energia immessa, quella trasmessa alle ruote supera il 90% nella media dei regimi di utilizzo. Contro il 27-30% medio del motore termico. Che margini di miglioramento possiamo aspettarci?
La risposta di Ceraolo è sorprendente. Proprio uno studio interdisciplinare della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Pisa ha dimostrato che un cambio meccanico che consentisse al motore elettrico di lavorare sempre alla massima coppia potrebbe aumentare di alcuni punti percentuali l’efficienza media complessiva, sfruttando meglio l’energia contenuta nella batteria. Un componente complesso come un cambio meccanico, indispensabile in tutti i veicoli termici, aumenterebbe il costo dell’auto elettrica.
Ma risparmi significativi potranno venire anche dall’abbandono dei motori a magneti permanenti, che contengono Terre rare, in favore di motori sincroni con rotore ad eccitazione rivisitati e corretti.
Ma dov’è questo vantaggio tecnologico cinese?
Proprio il monopolio dell’estrazione e della lavorazione delle Terre rare è uno dei vantaggi competitivi dell‘industria auto cinese. Tuttavia, fa notare Ceraolo, nella Top Ten delle classifiche di efficienza stilate da EVDatabase figurano solo due modelli di auto cinesi, contro otto fra europei e americani. «Nelle tecnologie in forte evoluzione _ nota Ceraolo – le gerarchie cambiano in fretta. Chi poteva scommettere dieci anni fa su Tesla? E chi, solo due anni, fa avrebbe scommesso contro Tesla? Oggi i cinesi sembrano inarrestabili ma non credo che godano di un vantaggio tecnologico incolmabile».
A proposito di scommesse, gli chiediamo, scommetterebbe sulla sopravvivenza delle auto termiche alimentate da carburanti alternativi oltre la tagliola del 2035? Abbiamo già anticipato che la risposta è un convinto no. E il professor Ceraolo, ce lo spiega con i numeri. Ma fa una premessa. La sfida dell’umanità è procurarsi sempre più energia, producendola in modo sostenibile, cioè senza emettere CO2. Poichè non è facile escludendo gli idrocarburi, va sfruttarla tutta e meglio possibile.
Ecco perchè non c’è gara con i carburanti alternativi
Questi sono i numeri. Dalla centrale alla ruota l’auto elettrica traduce in movimento il 70% dell’energia immessa. Un’auto a idrogeno verde (ricavato con elettricità pulita con l’elettrolisi dell’acqua) traduce in movimento il 25% circa. Un’auto termica alimentata a carburante sintetico, solo il 15%.
Cosa significa questo per un Paese come l’Italia? Se tutte le auto fossero elettriche servirebbero 70 TWh all’anno di energia elettrica aggiuntiva per alimentarli, rispetto ai 300 TWh dei consumi complessivi. Una cifra ampiamente alla nostra portata.
Un intero parco auto termico tutto alimentato a carburanti alternativi richiederebbe invece da 250 a 300 TWh all’anno, cioè l’intera produzione italiana. Insostenibile.
Tuttavia Ceraolo ritiene che la ricerca su idrogeno ed e-fuels non debba interrompersi poichè molti settori industriali e quello dei trasporti aerei non potranno decarbonizzarsi con energia elettrica stoccata nelle batterie. E dovrà per forza passare dall’idrogeno verde e a carburanti sintetici da esso ricavati.
LEGGI anche “La mobilità del futuro ha un cuore antico. E batteva qui“e guarda il VIDEO
Tecnicamente tutto ok e anche con grande sforzi per la produzioni di rinnovabili (sempre checla UE non decida come chiesto da Trump di tassare la Cjna con dazi del 100% ) forse potremmo aumentare significativamente le fonti elettriche rinnovabili, l’unico punto che mi lascia dubbioso è; c’è li avranno gli italiani i soldi per fare questo salt
Non parliamo solo di auto elettriche, che comunque già ora sarebbero un impegno economico non indifferente, ma parliamo anche di pompe di calore, di case green, di cambio di elettrodomestici ecc ecc, con la spada di Damocle sui costi dell’energia elettrica che finchè restano quelli attuali certo non aiutano.
10 anni (fra poco 9) sembrano tanti ma poi alla fine “volano: e purtroppo la situazione salariale in Italia ristagna da decenni, questi purtroppo sono fatti reali, c’è la faranno gli italiani? Vedremo!!.
“Capire i veicoli elettrici: Architettura, utilizzo, impatto ambientale” di Ceraolo andrebbe adottato come libro di testo nelle scuole. In questo modo si eviterebbero gli attuali eserciti di “disinformati” e “antielettrico”, ammesso che questi ultimi frequentino con profitto la scuola e non si limitino alla sola consultazione dei social, terreno fertile per subire manipolazione da chi ha interessi nella continuazione dell’utilizzo di combustibili fossili. Se in effetti c’è una critica che mi sento di fare verso la UE questa è quella di non aver sufficientemente adottato campagne di corretta informazione verso i cittadini.
La questione e’ piu’ energia da rinnovabili ma ad un prezzo accessibile. Il MWh in Europa costa troppo, in Italia siete fuori scala.
come costo di produzione elettricità, oggi le fonti di energia più economiche dei mix europei sono fonti rinnovabili, per cui ben vengano, insieme agli accumuli di energia per gestire anche il loro dispacciamento
questo per i costi di produzione, poi a fornare la bolletta ci sono anche componenti commerciali, costi di rete, e il carico fiscale
in Italia per ridurre i prezzi in 2-3 mesi, volendo si potrebbe:
– alleggerire la componente fiscale (rimasta uguale in percentuale ma diventata alta in senso assoluto dal 2019 a oggi)
– rendere più trasparenti e meno costosi vari aspetti commerciali della borsa energia elettrica e anche del metano
a medio termine, effetti in 1-2 anni:
– sbloccare le autorizzazioni di installazioni di fotovoltaico utility e anche di agrivoltaico tipo 2 (quello a pannelli bassi, economico e ottimo su aree a pascolo, ma recentemente è stato quasi vietato in Italia), l’upgrade dei siti eolici, le installazioni di accumulli Bess
a lungo termine, mix 100% rinnovabili:
https://www.pv-magazine.it/2025/02/17/ricercatori-della-sapienza-costo-dellelettricita-a-52-e-mw-con-solo-rinnovabili-al-2050/
le aziende intanto quando possono si salvano da sole, installando propri impianti FTV e BESS, oppure stipulando contratti privati diretti (PPA) con fornitori di energia rinnovabilie a basso costo, i contratti diretti tagliano fuori intermediazioni e speculazioni di prezzo della borsa energia
il parco auto e camion italiani si prevede scenderà un poco in futuro, ma se guardiamo ai dati attuali (NB: aggiungiamo anche i camion, allora abbiamo cifre energetiche un poco più alte rispetto all’articolo)
– se vuoi usare petrolio in motori a pistoni
alla fonte serve petrolio equivalente a 400 TWh termici (cioè potere calorifico; e relative emissioni di Co2)
– se vuoi usare bio-carburanti in motori a pistoni,
servono coltivazioni di mais o simili per 400 TWh termici, e significa che l’intero territorio italiano non basterebbe per tali coltivazioni
– se vuoi usare e-fuels in motori a pistoni,
cioè elettro-idrogeno, elettro-metanolo, e-metano, e-ammoniaca, e-kerosene, e-benzine, etc, alla fonte servono circa 400 TWh di elettricità da rinnovabili, con cui poi fare idrolisi e in cascata i vari elettro-carburanti
– se vuoi usare e-fuels in auto e camion elettrici a fuel cells (es. idrogeno o metanolo),
te ne servono (cifra a spanne non esatta) 250 TWh di elettricità da rinnovabili
– se vuoi usare mezzi a batteria BEV,
ce la caviamo con 90-100 TWh di elettricità rinnovabile da produrre all’anno 🙂
perdire che e-fuels e bio-carburanti sono poco effficenti come filiera, richiedono molte risorse alla fonte, per questo è meglio lasciarli per usi più di nicchia possibili e non elettrificabili, in pratica per la quota di aerei e navi con percorsi a lungo raggio
sul tema abbiamo ENI che fa disisformazione facendo credere che il bio-diesel (o in prospettiva miscelato al diesel normale) sia un’opzione sostenibile per l’uso di massa su auto e camion, mentre sarebbe onesto spiegare a noi italiani che potrebbe al più contribuire un poco all’aviazione
se su un ettaro di terreno ci metto del fotovoltaico, invece che del mais/colza/etc da bio-diesel, ottengo una resa energetica 40 volte più alta; e se ci alimento delle BEV, una resa kilometrica 100 volte più alta
cioè di fotovoltaico ne basta 1/100 come superfice rispetto ai biocarburanti, sono invece i bio-carburanti che stanno impegnando il suolo italiano
in Italia però abbiamo che Coldiretti, Bonifiche Ferraresi e ENI hanno stretto colaborazioni anche commerciali importanti ( es distribuzione carburanti agricoli e per auto-trasporti) da alcuni anni, e oltre a diffondere presso gli agricoltori in difficoltà i contratti per bio-diesel, si adoperano in campagne mediatiche ingannevoli anti-rinnovabili; sono alla fine riuscite a ottenere i recenti decreti che ostacolano fortemente le rinnovabili, e in particolae l’agrivoltaico di tipo 2 (panneli montati bassi) che nel 2024-2025 stava per esplodere come numero di installazioni e avrebbe fatto abbassare velocemente i prezzi energia in Italia, in modo simile a quanto già visto in Spagna con le grandi installazioni di rinnovabili utility
Quasi tutti i gap tecnologici sono recuperabili, la variabile è il tempo.
Il problema, come scritto, è il monopolio dell’estrazione e della lavorazione delle Terre rare che è uno dei vantaggi competitivi dell‘industria auto cinese. Ma purtroppo non è solo un vantaggio competitivo, è una tagliola!
Avrete letto in questi giorno che c’è un ritardo sulla produzione degli Stealth USA a causa (almeno così è stato scritto) dell’approvvigionamento di terre rare per i componenti. Bene, questo ne è un esempio con un impatto ben più strategico dell’auto.
Difficile poter competere con chi ti può bloccare.
Inoltre, non ho capito cosa si intende quando si scrive “Un intero parco auto termico tutto alimentato a carburanti alternativi richiederebbe invece da 250 a 300 TWh all’anno, cioè l’intera produzione italiana.”
Potreste spiegarlo meglio?
Poichè l’idrogeno verde viene prodotto per elettrolisi utilizzando energia elettrica per spaccare la molecola dell’acqua, ogni nuova molecola di idrogeno così ricavata “costa” in energia tre volte quella che contiene. Ulteriori dispersioni si hanno nella riconversione dell’idrogeno stoccato in energia elettrica attraverso le fuel cells che alimentano il motore elettrico dell’auto a idrogeno. Il carburante sintetico (e-fuel) è ancor meno efficiente: somma lo spreco energetico dell’elettrolisi a quello per la cattura del carbonio e della sua ricombinazione con l’idrogeno al fine di ottenere, per esempio metano sintetico (CH4). E infine della combustione nel motore termico che ne dissipa un altro 70% circa in calore. Risultato: fatta 100 l’energia elettrica alla fonte, solo il 15% diventa lavoro.
Grazie, un altro dubbio e punto di riflessione.
Vero è che 70TWh sono gestibili, ma (tenuto conto che consumiamo oltre 60 Miliardi di smc di gas all’anno e se non sbaglio le conversioni) se questi si aggiungono a circa 200TWh per le elettrificazione dei riscaldamenti domestici e se poi intendiamo elettrificare impianti industriali e sostituire la generazione di energia a gas con rinnovabili, possiamo salire sino ad ulteriori 400TWh.
E allora, passando da 300TWh a quasi 600TWh e potenzialmente a quasi 1000TWh, mi chiedo veramente come si potrebbe fare.
E mi scuso se ho sbagliato che sono un po’ stanco.
I calcoli li ha fatti Terna già qualche anno fa. Legga qui: Terna guarda al 2050: ecco i conti dell’Italia green (e in auto elettrica)
Grazie.
per elettrificare i consumi dei riscaldamenti a metano c’è un trucco:
se hai 210 TWh termici da metano da sostituire, le pompe di calore mediamente usano 70 TWh elettrici, e gli altri 130 TWh li prelevano dal calore ambientale; in un certo senso le pompe di calore sono una ulteriore fonte di energia rinnovabile, di tipo termico, parenti della geotermia;
inoltre nei prossimi decenni parte del parco edilizio migliorerà come isolamento termico ridicendo i consumi
==== quante energia servirà?
al momento, con le inefficenze della combustione, in Italia consumiamo circa 1700 TWh annui di energia primaria (termica combustibili + elettrica), ma agli usi finali ne arriva e ne basterebbe molta meno, se ricordo circa 650 TWh
e elettrificando ti serve meno energia primaria, perché ne sprechi molta meno in calore disperso direttamente e/o lungo filiere complicate; in aggiunta, è probabile che alcuni servizi saranno efficentati anche come consumi finali, cioè in aggiunta a come li alimenti
se facciamo un modello 100% rinnovabile e decarbonizzato per l’italia e per prudenza non consideri un efficentamento degli usi finali, ma teniamo i consumi attuali, più o meno saltano fuori questi numeri:
– consumi annui netti di elettricità 550-600 TWh
– eccedenze di produzione elettrica 150 TWh,
con cui alimentare la filiera “power-to-x”, cioè idrolisi per fare idrogeno, ammoniaca, metanolo, metano; servirà per alimentare industrie, navi e aerei del tipo non elettrificabili, oltre che per eventuali accumuli di energia chimica stagionali
– altri consumi annui però termici 200-250 TWh
forniti appunto per 100-130 TWh dalle pompe di calore per riscaldamento edifici, e altri 100-150 TWh sempre termici forniti da rinnovabili in forma di biomasse (biomasse legnose e scarti di agricoltura, biocarburanti, etc);
già ora il consumo di biomasse legnose e simili è bello alto, non sarebbe una novità mantenerne una quota nel mix di rinnovabili
Grazie, nella mia stima “serale” non avevo tenuto conto delle differenti efficienze.
Il punto vero però rimane la scarsa capacità di accumulo nonché la bassa efficienza delle differenti soluzioni di accumulo. Questo è tenuto in conto nella stima di Terna?
Ha letto l’articolo?
Si, ma sul punto l’articolo è di livello troppo divulgativo.
@MT64
nelle simulazioni al calcolatore considerano anche le perdite dei vari sistemi di accumulo e delle reti di trasmissione elettriche, e cercano i parametri dei mix che minimizzano il costo totale
ma per capire l’idea, torniamo all’esempio a spanne come scritto:
– 600 TWh annui di consumi netti futuri di elettricità,
– elettricità rinnovabili lorda 750 TWh
– energia rinnovabile termica altri 250 TWh
di questi 600 TWh annui da fornire ai consumatori:
>> circa 420 TWh sarà produzione istantanea da rinnovabili
>> circa 125 TWh saranno invece dispacciati tramite gli accumuli giornalieri ( 450 GW-h di capacità su scala nazionale, ricaricata e scaricata 300-400 volte in un anno);
con i sistemi BESS l’efficenza è sopra al 90%, per erogare 125 TWh annui, avremo circa 13 TWh annui di perdite
>> circa 30 TWh dispacciati con accumuli settimanali, ricaricati e scaricati decine/centinai di volte in un anno; utili quando hai i famosi due-tre giorni di fila con molto poco vento e poco sole; adatti, come struttura dei costi, per uso giornaliero-settimale, oltre alle batterie se migliorano ancora, sono i pompaggi idroelettrici e l’energy-dome; qui efficenza un poco cala, a 75%, ma di energia ne dispacciano meno, diciamo 30 TWh in un anno; a 75% di efficenza, significa altri 10 TWh annui di perdite
>> circa 15 TWh dispacciati da accumuli stagionali, ricaricati e scaricati 2 -3 volte all’anno; accumuli stagionali si usano come integrazione di energia in pochi gruppi di giorni consecutivi nelle 2-3 settimane peggiori dell’anno
gli accumuli stagionali, non è sempre obbligatorio che ci siano, dipende dai dettagli del mix, ma se vengono aggiunti in piccole quantità di solito abbassano i costi complessivi del mix permettendo di sovradimensionare meno accumuli giornalieri e impianti rinnovabili
potrebbero essere composti da scorte di bio-metano (ottenuto da fermentazione di sottoprodotti e scarti agricoli o liquami) oppure da scorte di derivati da power-to-x (cioè da idrolisi dell’acqua) cioè elettro-idrogeno, elettro-ammoniaca, elettro-metano, e-metanolo, etc
il power-to-x è poco efficente, ma non è un problema se c’è un buon costo, e il punto è che il power-to-x lo ricarichi facendo andare gli elettrolizzatori quando hai un esubero di produzione rinnovabile rispetto ai consumi istantanei e anche gli accumuli giornalieri sono già stati caricati; usi energia che andrebbe sprecata, con costo marginale quasi zero
se le eccedenze di elettricità rinnovabili sono 150 TWh elettrici in un anno, separiamo queste quote:
– 50 TWh elettrici per creare accumuli stagionali
– 90 TWh per creare e-carburanti per aerei , navi e industria
-10 TWh bonus
prendiamo la quota per gli accumuli stagionali: 50 TWh elettrici -> 35 TWh di elettro-idrogeno (oppure 28 TWh di elettro-metano); quando serve energia, bruciamo le scorte in centrali a turbina, e otteniamo i 14 TWh di elettricità che ci sono utili come tappabuchi su base annua;
l’efficenza è bassa, 14 TWh usati e 36 TWh, sprecati, ma era energia ottenuta a costo marginale quasi zero
e come dispersioni sono ancora quote basse rispetto al totale dei consumi annui elettrici
@MT64
sui mix 100% rinnovabili, di spiegato chiaro e in italiano, mi vengono in mente dei video su youtube e un libro cartaceo dell’ Ing. Marco Giusti, “l’urgenza di agire”, con tabelle dei consumi primari e finali di ogni settore in italia
se poi te la cavi con l’inglese e le letture più tecniche, on-line ci sono studi come questi
parte 1 – mix 100% rinnovabili italia
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544225003913
parte 2 – mix 100% rinnovabili italia
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544225013246
mix 100% rinnovabili in una provincia del sud italia
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666955224000352
mix 100% rinnovabili Europa
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890425009239
@RS: grazie !!
Cosa pensi del fatto che Eni e Commonwealth Fusion Systems (CFS) hanno siglato un accordo di acquisto di energia (PPA) del valore di oltre 1 miliardo di dollari per la commercializzazione dell’energia da fusione da ARC (credo che l’arco temporale sia un decennio per le prime presunte forniture)?
Accordo concreto o tassa da pagare agli USA?
@MT64
non ho visto in dettaglio questo accordo, ma di solito quando vengono annunciati sui media questi accordi di fornitura per future eventuali tecnologie non ancora costruite (di solito lo fanno per progetti di reattori SMR) il giochino è che una start-up promette energia a un certo basso costo ed entro una certa data (anche se gli esperti dicono che siano aspettative improbabilli); l’azienda energivora di turno firma l’accordo ma con la clausola che è valido solo l’energia sarà effettivamente a quel basso costo.. la discriminante è se NON gli anticipano soldi, allora non sono finanziatori 😉
per le start-up, e in generale per i consorzi nuculari, è però un buon sistema per creare “hipe” sui media e far credere che ci siano impianti commerciali già quasi in costruzione invece che progetti e spesso neppure prototipi funzionanti; le start-up cosi riescono ad avere nuovi finanziamenti da altri soggetti privati o pubblici e superare un altro round di rifinanziamento/espansione
anche se sia le start-up che i tecnici disettore sanno già cheall 99% non saranno in grado di realizzare i progetti ai fantastici bassi costi annunciati per limiti intrinseci della tecnologia.. quando iniziano a realizzare dal vero i prototipi, di solito iniziano a rivedere al rialzi i costi (andando verso le stime alte che erano state già fatte dai tecnici di settore) e alla fine dopo un tot di anni non vengono più rifinanziati e chiudono.. gli investitori dell’ultimo giro rimangono con il cerino in mano, perdono i soldi.. quelli precedenti invece hanno guadagnato dall’aumento di valore delle azioni e rivendute per tempo ai nuovi aionisti-finanziatori
oppure le start-up sperano di finire nelle grazie di qualche governo che gli dia soldi pubblici per alla fine produrre un po’ di questa energia anche se sarà molto cara (se paga lo Stato a volte succede) o anche solo per continuare a fare ricerca per motivi strategici o politici