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Le BEV con fotovoltaico? Vent’anni per andare in pari

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Una Lightyear One
Training Academy Varta

Auto BEV più fotovoltaico integrato (tecnicamente Vehicle Integrated Photovoltaics o VIPV): molti costruttori danno l’opzione del tetto con pannelli solari. Altre sono già state progettate per offrire la massima superficie fotovoltaica, quindi si potrebbero definire “native fotovoltaiche”. E’ il caso del veicolo biposto Aptera, dell’olandese Lightyear One e della Sion di Sono Motors. Che vantaggi può dare? E i costi lo giustificano? Prova a spiegarcelo il professor Alessandro Abbotto.

Le Sion di Sono Motors sarà la prima BEV con fotovoltaico integrato ad arrivare sul mercato

Di Alessandro Abbotto∗

Negli ultimi 20 anni il costo dei pannelli fotovoltaici è letteralmente crollato, passando da 5 $/W del 2000 a meno di 0,4 $/W del 2020 (meno 90%). Nello stesso periodo sono aumentate le efficienze di conversione dell’energia solare. I recenti pannelli della SunPower per edilizia privata offrono quasi il 23% di efficienza, contro il 15% di alcuni anni fa. Questi progressi non solo hanno permesso un forte sviluppo degli impianti fotovoltaici nel mondo (la potenza installata è cresciuta di circa 20 volte negli ultimi 10 anni, più di qualsiasi altra tecnologia energetica) ma anche aperto la strada a nuove applicazioni. Tra queste sta emergendo il cosiddetto Vehicle Integrated Photovoltaics (o VIPV), ovvero l’utilizzo di pannelli fotovoltaici integrati nelle automobili e altri mezzi di trasporto (ad esempio, furgoni e camion). A che punto è la tecnologia e quali sono le
prospettive?

bev fotovoltaico
la Tyota Prius Prime con fotovoltaico integrato nel tettuccio

Già oggi alcuni modelli di automobili elettriche e ibride offrono, di serie o come optional, la
possibilità di montare un tetto fotovoltaico per assistere i sistemi elettrici di bordo, con l’elettricità generata che viene conservata sia nella piccola batteria di avviamento che in quella principale ad alto voltaggio. Tra queste la Hyundai Ioniq 5 e, solo in alcuni mercati, la Toyota Prius Prime. La Hyundai afferma che i pannelli fotovoltaici possono fornire energia sufficiente per circa 2.000 km/anno in zone con elevata irradiazione solare, come Spagna e Italia.

Duemila km in più all’anno, gratis

In realtà non si tratta di una novità assoluta. Già negli anni Novanta il gruppo Volkswagen offriva un tetto fotovoltaico per alcuni modelli (Audi A4, A6, A8; Volkswagen Tuareg e Passat). Negli stessi anni anche Mercedes (classe E) offriva sistemi commerciali. Più recentemente, nel 2014, la Nissan Leaf. In passato, però, le potenze in gioco erano basse e i costi elevati.

Per capire le potenzialità della tecnologia VIPV proviamo a fare due conti. Cominciamo dalla superficie disponibile sul tetto. Due tra i modelli di fascia media più venduti al momento in Italia, Tesla Model 3 e Volkswagen ID.3, hanno rispettivamente una superficie disponibile di 2,5 e 2 metri quadrati.

Poi la potenza del pannello fotovoltaico. Attualmente i pannelli curvi o flessibili più efficienti, che si possono adattare alla superficie del tetto di una autovettura, hanno una potenza tra 150 e 200 W per metro quadrato. Un pannello da 200 W/m2 consentirebbe di sviluppare una potenza complessiva rispettivamente di 0,5 e 0,4 kW sulla Model 3 e sulla ID.3.

bev fotovoltaico
L’auto solare americana Aptera. Una BEV che con il fotovoltaico su tutta la superficie riesce a raggiungere 1.600 km di autonomia

Da Roma a Catania, quanto rende un pannello

Il Photovoltaic Geographical Information System, della Commissione Europea, calcola per la zona di Roma, con una perdita del 27% (perdite di sistema e altre perdite), una produzione annuale di 1400 kWh per ogni kW di potenza. Quindi per le due vetture considerate (Model 3 e ID.3) avremo rispettivamente una generazione annuale di energia di 700 e 560 kWh. Ipotizzando che tutta l’energia fotovoltaica prodotta venga utilizzata per il movimento e considerando un consumo medio di 15 kWh/100 km, avremo rispettivamente un’autonomia “solare” di circa 4700 e 3700 km/anno per Model 3 e ID.3.

È chiaro che si tratta di una situazione ideale. L’energia generata sarà significativamente inferiore poiché dipende dall’angolo di irradiazione (non sempre ottimale), dai parcheggi in zone ombreggiate o al coperto anche nelle ore di sole, dalla curvatura del tetto ecc. Ma è anche vero che a latitudini più vicine all’equatore i dati teorici migliorano. Ad esempio, passando da Roma a Catania la produzione annuale, per la Tesla, aumenta da 700 a 740 kWh/anno e il corrispondente chilometraggio “solare” da 4.700 a quasi 5.000 km all’anno.

Questi sono gli ordini di grandezza in condizioni ottimali. La Hyundai dichiara, come abbiamo visto, 2.000 km/anno. Un recente studio tedesco prevede, per la Germania, un chilometraggio solare tra 2.000 e 3.500 km/anno per i più diffusi modelli elettrici. Valori che cominciano a diventare interessanti e a rappresentare una frazione non trascurabile del chilometraggio complessivo annuale.

Costi e benefici, oggi non non conviene

Per terminare un cenno ai costi. Il pacchetto Re-Charge Pack della Ioniq 5, che comprende oltre al tetto fotovoltaico anche l’interessante sistema Vehicle-To-Load, costa 2.000 euro. Considerando la generazione solare di 2.000 km/anno (equivalente a un consumo di elettricità di 300 kWh) e un costo di 0,35 euro/kWh (grosso modo la media tra costo residenziale e colonnine pubbliche) si calcola un risparmio di circa 100 euro/anno.

L’ammortamento del costo iniziale si otterrebbe così in 20 anni. Quindi al momento, dal punto di vista prettamente economico, una BEV con il tetto fotovoltaico non è ancora conveniente. Ma la ricerca sta facendo passi da gigante, con l’avvento di pannelli di ultima generazione già disponibili in scala di laboratorio, costi sempre più contenuti e prestazioni sempre più vantaggiose. Nel frattempo, forse, viaggiare d’estate in autostrada ricaricandosi con l’energia che ci invia gratuitamente il Sole è una soddisfazione che non ha prezzo.

Docente presso Dipartimento di Scienza dei Materiali Centro di Ricerca Energia Solare MIB-SOLAR all’Università di Milano–Bicocca. Autore del libro “Idrogeno, tutti i colori dell’energia”

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13 COMMENTI

  1. L’accessorio da 2mila euro si legge nell’articolo che include anche la funzione “Vehicle 2 Load” cioè la presa di corrente che permette di farsi le grigliate (O ricaricare, lentamente, altre auto elettriche!) con la batteria dell’auto. Quindi dire che i pannelli solari della IONIQ costino 2mila euro è un po’ fuorviante.
    Il costo materiale dei pannelli e del regolatore di carica non può essere più di 4-500 euro, con una produzione di serie e su larga scala questa tecnologia potrebbe essere conveniente. Parte della radiazione solare assorbita dai moduli FV evitano di scaldare l’abitacolo, rendendo la climatizzazione estiva ancora più efficiente.

  2. Credo che oltre al ritorno economico sarebbe opportuno fare anche qualche considerazione sul ritorno energetico.
    Difatti il pannello integrato nelle vetture, così come correttamente evidenziato nell’articolo, non potrà beneficiare delle condizioni di esposizione ideali e soffrirà in modo imprevedibile di una minore produzione di energia (dipende da come il proprietario dell’auto potrà o vorrà avere l’accortezza di lasciare l’auto sempre al sole) rispetto allo stesso pannello installato sui tetti dei fabbricati, in effetti riducendone l’EROEI ovvero il ritorno energetico rispetto all’energia impiegata per produrlo. Occorre anche considerare che un pannello fotovoltaico di buona qualità installato su un tetto può durare anche 30 anni, temo che poche auto abbiano un ciclo di vita così lungo. Anche dal punto di vista dei guasti è più probabile che un pannello installato su un’auto si guasti (vibrazioni di varie frequenze, quando il mezzo è in marcia) o si danneggi (subisca urti o deformazioni in caso di incidenti) per cui non è scontato che dal punto di vista energetico sia in grado di ripagarsi completamente.

    A mio parere dal punto di vista ambientale i pannelli sulle auto stanno a quelli sui tetti delle case come le auto ibride stanno alle BEV: sono soltanto un mezzo passo avanti verso l’efficienza, ma non la soluzione ideale e neppure quella finale.

  3. Consiglio a Vaielettrico di fare un articolo su XBus, in consegna quest’anno.
    Battery swap, batteria modulare in tre tagli fino a 600 km, ricarica con fotovoltaico sul tetto (200 km in 10 ore….), quattro motori elettrici nelle ruote, 4×4 sempre, con versione anche off-road rialzata…..e linea buffa, tipo VW e-buzz, ma simpatica.
    In più, modularità totale della struttura.
    Un’occhiata la darei…. questo il vero senso delle possibilità di un mezzo elettrico.

    • Io invece consiglio di lasciare perdere le bufale…
      Basta il dato di 200 km ricaricato in 10 ore tramite il fotovoltaico sul tetto per capire che stiamo parlando di cose irreali…. anche ipotizzando un auto efficientissima neo consumi che faccia 10 km con 1 kwh per farne 200 ne servono 20, cioè vorrebbe dire che il fotovoltaico sul tetto sviluppa una potenza 2 kw per riuscire a metterne in batteria 20 in 10 ore….
      Cosa assolutamente impossibile.

  4. Buonasera ho l’impressione che anche qui si analizzi il discorso partendo da basi poco conciliabili .
    Provo a spiegarmi meglio.
    Il tetto in fotovoltaico in una bev con architettura classica da termica ha poco senso perché la superficie utilizzata è poca,il peso aggiuntivo ed il calore generato rendono poco valida la soluzione, anche ad utilizzare la superficie dei due cofani.
    Diverso il caso della ampera,concept car che sembra un triciclo monoposto e che effettivamente potrebbe coprire teoricamente oltre 1600 km ma un triciclo è ed un riciclo rimane.
    Un domani forse, ottimizzando tutti i fattori dell’operazione cioè aumento dell’efficienza del pannello diminuzione del peso vettura abbattimento del peso del pannello e del riscaldamento vettura potrebbe diventare un optional utile/divertente.
    Altro discorso fattore costo:
    Mai inciso seriamente, se a qualcuno piace non si fa problemi a spendere tot euro in più anzi.

  5. Ha un prezzo da optional di lusso, diciamo che tra i tanti presenti sulle termiche non ce n’è nessuno che ti regala qualche litro di carburante all’anno. Secondariamente sarà sicuramente uno di quelli che su bev aumenterà di gran lunga il suo valore sull’usato, quindi in realtà andrebbe calcolato questo plus valore nell’arco di vita della macchina. Non so, valutarlo solo come resa economica rispetto alla spesa non lo trovo corretto. Come altri hanno ricordato è un’optionals, non è necessario averlo e come tale andrebbe trattato. Ma poi scalda davvero l’abitacolo più di un tetto di lamiera? Se anche fosse in inverno farebbe risparmiare sul riscaldamento andando in pari con l’estate 🤣

  6. I pannelli fotovoltaici sul tetto delke auto Suno una mezza truffa secondo me non c’è altro modo per definirli…
    Infatti sfruttano la paura irrazionale di rimanere con la batteria a 0 che ha l’automobilista medio rispetto alke auto elettriche per attirare clienti a se senza dare un reale servizio….
    A livello di ritorno economico avete già giustamente evidenziato nel video che matematica alla mano non si arriva al pareggio perchè l’auto “morirà” per altri motivi prima di averlo raggiunto… a livello di servizio non può fare altro cge una pura rassicurazione psicologica ma non reale perchè al massimo in un giorno quanta autonomia puoi guadagnare? Nelle migliori delke condizioni parliamo di 10 km di “ricarica” al giorno ma solo se c’è il sole, se l’auto è parcheggiata al sole e disposta con l’angolazione giusta per tutto il giorno (cioè in condizioni normali e non ideali sarà tanto se ci tiri fuori 5 km di autonomia ricaricata)…. poi però alla ricarica devi sottrarre il maggior consumo dell’auto generato dalla presenza dei pannelli perchè I pannelli che producono elettricità generano anche calore che inevitabilmente, almeno in parte, si trasferisce all’interno dell’auto con l’effetto che questa, se non costantemente climatizzata, diventa un forno… quindi si hanno 2 scelte: o si fa raggiungere all’abitazione temperature superiori ai 50 °C con conseguente degrado precoce dell’auto o si mantiene acceso il condizionatore per tutta la durata dell’esposizione al sole con conseguente riconducono di buona parte di quanto generato… alla fine della fiera vogliamo essere ottimisti e ipotizzare di avere un saldo positivo di 5 km al giorno riguardo l’autonomia disponibile? E nella realtà cosa spostano 5 km a disposizione in più o in meno a livello giornaliero? Praticamente nulla!!!! Perciò i pannelli nella realtà dei fatti Suno un puro placebo contro l’ansia d’autonomia ma che nei fatti reali non sposta nulla.

  7. La reddivita puo essere misurata in vari modi
    Un veicolo elettrico essendo destinato ad avere una successione di compra vendite prima dello smaltimento l’opzione solare permettera di promuovere economicamente l’attrativa della sua machina grazie sl opzione FV
    Se in teoria il ritorno energetico chiede 20 anni per coprire il sovracosto il ritorno economico e raggiunto gia dalla prima o la seconda compra vendita della machina
    Nel mentre durante la sua durata ventenale la machina avra contribuito alla transizione energetica

  8. Parte del problema è che il prezzo è da accessorio.

    I costruttori automobilistici cercano di tenere basso il prezzo del modello base, in modo mostrare un prezzo allettante nelgli annunci pubblicitari, e fanno i profitti sugli accessori (autoradio navigazione materiali e colori usati…)

    Quindi i 2000 euro mostrati non rispecchiano i costi effettivi, e potrebbero scendere significativamente, se ad esempio i costruttori decidessero di dare la funzionalità di serie.

    Un altro punto che mi sento di sottolineare problema è che il ritorno dell’investimento non è quasi mai una motivazione quando si acquista un’auto: l’auto è una spesa che raramente si ripaga, comunque. In tanti spendono più di quanto sia ragionevole spendere per un’auto.

    Quindi, per l’acquirente, la percezione di aumentare l’autonomia del mezzo, per quanto di poco, potrebbe rendere l’accessorio interessante, a prescindere dalla convenienza economica.

  9. Per avere un buon compromesso, dovrebbe generare il triplo e costare un decimo in modo da avere un rientro entro i 4/5 anni

    • A parte che lascerei perdere la Sion, non la menzionerei più negli articoli oramai…

      Per i 1400 kWh annui che può produrre… è un valore assolutamente troppo sbagliato…se si va su Pvgis si vede che già mettendo a 0 l’inclinazione (la migliore inclinazione è proprio zero per tetto e cofano) già scende a 1230 kWh annui per un kW. Questo per tetto e cofano.

      Le portiere hanno inclinazione 90 e orientamento direi il più giusto può essere 90 (non potranno mai essere entrambe a orientamento sud). In queste condizioni, il fotovoltaico fornisce 703 kWh annui.
      Considerando 0,15 kW per le portiere e 0,35 kW per tetto cofano, per la Tesla avremmo 536 kWh generati dai pannelli. Però su una macchina presumo si riscaldino più velocemente rispetto che a un tetto dove sotto ci passa l’aria. Inoltre non so che efficienza potrebbe avere la ricarica a queste potenze così basse (seppur presumo l’energia non vada trasformata in DC essendo già continua, ma resta comunque una bassa potenza). E si aggiunge come detto da altri il maggior peso (influirà poco ovviamente ma anche i vantaggi sono bassi… quindi…) E il maggior riscaldamento dell’auto in estate.

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