Curva di ricarica e viaggi in elettrico: quante soste e quanto a lungo

Come posso fare per completare un viaggio di lunga distanza con una vettura elettrica? Quante soste dovrò fare e quanto tempo perderò rispetto ad un viaggio con una vettura a benzina o diesel? Queste sono le classiche domande che vengono rivolte a chi si interessa di mobilità elettrica e, giustamente, immagina che viaggiare in elettrico implichi sacrifici tremendi legati alle soste per la ricarica delle batterie quando la percorrenza da affrontare è superiore all'autonomia del veicolo.

Rispondere a queste domande è relativamente semplice, a patto di conoscere un po' di teoria dietro la ricarica di una vettura elettrica. Partiamo da un dato di fatto: chi afferma che sia necessario caricare le batterie al 100% della capacità ad ogni sosta per poter percorrere il tragitto seguente nel modo migliore miimizzando il numero di soste sbaglia e non ha ben chiaro quale sia il comportamento delle vetture elettriche quando ne si ricarica le batterie. La questione infatti non è legata al numero di soste, ma alla durata complessiva in minuti delle soste che si rendono necessarie per completare il nostro viaggio. Del resto, all'utente interessa capire quanto sarà più lungo il suo viaggio in elettrico rispetto ad uno effettuato con vettura termica, visto che la sosta per il carburante di quest'ultima è tipicamente una questione di pochi minuti.

Per capire questo utilizziamo i risultati di un test di ricarica che abbiamo effettuato nei giorni scorsi con una Tesla Model Y Performance, collegata ad un Supercharger Tesla V3, durante il quale abbiamo ricaricato le batterie da 79kWh di questa vettura partendo da un livello di carica dello 0% arrivando sino al 100%.

Ecco la necessità di introdurre il primo concetto teorico: sappiamo che con tutti i veicoli elettrici, soprattutto quando collegati a stazioni di ricarica a più elevata potenza, la parte iniziale della ricarica avviene ad una velocità più elevata, rallentando progressivamente più la batteria tende ad essere occupata. Questo è un comportamento comune a tutte le veture elettriche, più evidente quanto più elevata è la potenza di ricarica massima che viene accettata dalla vettura. Alla luce di questo va quindi scelta una strategia chiara tra il tempo richiesto per ricaricare la batteria, nella sosta durante un viaggio, e la percentuale di ricarica che se ne deriva.

Una nota: il Supercharger V3 è la colonnina di ricarica alla quale questa vettura carica più velocemente tra quelle disponibili in commercio. Qualora avessimo utilizzato una stazione di ricarica meno potente, o una vettura capace di ricaricare ad una potenza massima inferiore, l'analisi dal punto di vista teorico sarebbe rimasta invariata con differenze però nei tempi di ricarica.

I dati riportati nel primo grafico delineano la curva di potenza, cioè a quanti kW sia stata effettuata la ricarica del nostro veicolo al passare del tempo. Notiamo come nei primi minuti la ricarica sia avvenuta ad una potenza molto elevata, toccando i 250kW che sono il picco per le colonnine Tesla Supercharger V3. Tale potenza è però rapidamente scesa a 130kW, per poi riassestarsi attorno ai 150kW e da questo punto procedendo con una graduale diminuzione della potenza all'aumentare del tempo e, quindi, della percentuale di ricarica della batteria. Arrivando alla fase finale della ricarica, gli ultimi punti percentuali di batteria da riempire, la potenza si è avvicinata a 10kW: un valore 25 volte inferiore a quello di picco registrato a inizio ricarica con batterie vuote. L'intera operazione di ricarica è durata esattamente 69 minuti.

Per quale motivo il dato di potenza massima è durato così poco tempo? E' presumibile che le condizioni di ricarica del momento, soprattutto la temperatura della batteria, non fossero quelle ideali per assicurare una ricarica a massima potenza per lungo tempo. In questo caso più che di batterie fredde dovremmo parlare di batterie troppo calde, capaci di gestire una potenza di ricarica di 250kW solo per poco tempo e poi necessariamente nella condizione di ridurre la potenza. Senza questo tipo di inconveniente avremmo presumibilmente registrato un calo più lineare della potenza, senza quella sorta di brusco gradino presente dal minuto 2 a quello 10 della ricarica ma la curva di potenza sarebbe stata in ogni caso in calo perché più le batterie si riempiono più basa è la potenza di ricarica che può venir accettata dal veicolo.

Quanto velocemente si è ricaricata la nostra batteria in questo intervallo di tempo? Questo secondo grafico è quello della curva di ricarica, che indica a quale livello di percentuale di occupazione la batteria arrivi durante la ricarica al passare del tempo. Notiamo molto chiaramente come all'aumentare della durata della ricarica la batteria continui a riempirsi ma con una percentuale sempre più ridotta: la potenza di ricarica è sempreinferiore più la batteria è piena. Detto in altro modo: la batteria si riempie più velocemente quando è più scarica, per poi rallentare la velocità di caricamento più ci si avvicina al riempimento completo delle celle.

Quest'ultimo grafico è figlio dell'unione dei due precedenti: notiamo al variare della durata della operazione di ricarica come la potenza di ricarica scenda e al contempo la batteria si vada a riempire più lentamente. Caricare al 100% richiede ovviamente il tempo più lungo, ma è evidente come il tempo di ricarica nel primo 50% della batteria della nostra vettura non sia uguale al tempo richiesto per caricare la parte dal 50% sino al 100%. Nel primo caso abbiamo infatti speso 17 minuti e 25 secondi, mentre per passare dal 50% al 100% di ricarica della batteria il tempo richiesto è stato di 51 minuti e 17 secondi, cioè il triplo.

E' per questo motivo che la strategia di caricare le batterie sino al 100% della loro capacità durante una sosta intermedia in un viaggio dove siano presenti più punti di ricarica veloce è controproducente, in quanto la ricarica complessiva della batteria richiede più tempo a prescindere dal tipo di colonnina di tipo fast sia utilizzata. Quando si arriva all'80% della capacità della batteria la Model Y Performance usata per quest'analisi carica a 48kW di potenza, un valore che è 1/5 di quello massimo erogabile da un Supercharger V3 con questa vettura.

L'analisi della curva di ricarica ci permette di derivare questi concetti che devono guidare nella ricarica delle batterie di una vettura elettrica durante un viaggio di lunga percorrenza:

• le batterie si ricaricano alla potenza più elevata, quindi a velocità maggiore, tanto più sono scariche;
• la potenza di ricarica tende a diminuire quanto più le batterie si riempiono; il calo della potenza sarà tanto più marcato quanto è potente la colonnina, cioè in grado in teoria di fornire una potenza di ricarica elevata;
• la ricarica delle batterie oltre una certa percentuale richiede un tempo ben superiore a quello necessario per ricaricarle partendo da un livello più basso: il tempo richiesto da 0% a 50% è sempre molto inferiore a quello dal 50% al 100% della capacità.

Per spiegare ulteriormente questo concetto ipotizziamo due differenti strategie di ricarica, necessarie per un viaggio con il quale partiremo con il 100% della batteria ma che per la sua lunghezza richiede necessariamente di fermarsi a ricaricare. Nel primo caso ipotetico arriveremo con la batteria allo 0% ricaricando sino al 100%, impiegando un tempo di poco meno di 69 minuti e potendo beneficiare del 100% della batteria per la seconda parte del nostro tragitto.

Nel secondo caso arriveremo alla nostra stazione di ricarica sempre allo 0% di batteria, caricando però solo fino al 70% della capacità complessiva impiegando circa 29 minuti nell'operazione. Ripartiremo e ci fermeremo ad una stazione successiva al raggiungimento di un'autonomia del 10%, dove in 20 minuti esatti caricheremo le batterie sino al 60% per poi ripartire. Terza sosta sempre con il 10% di batteria residua, dove caricheremo per altri 20 minuti sino al 60%. Con questa strategia il tempo di sosta sarà identico rispetto alla singola sosta di ricarica dallo 0% al 100%, sempre di 69 minuti nel complesso, ma nelle 3 soste avremo caricato l'equivalente del 170% della capacità della batteria.

Un 70% in più di capacità della batteria ricaricata a parità di tempo richiesto, frutto unicamente di una diversa strategia di gestione delle soste, permette di percorrere un tragitto ben più lungo e quindi di arrivare a destinazione in un tempo più ridotto. Con quel 70% in più potremo percorrere più strada senza dover ricaricare di nuovo, oppure giungeremo alla nostra destinazione con una maggiore riserva di energia nelle batterie con la quale poter percorrere altra strada senza necessità di ricaricare. Nel caso della Tesla Model Y Performance un'autonomia addizionale del 70% permette di percorrere tra 210km e 260km in più in autostrada a seconda delle condizioni di guida.

Di seguito sono riportati i tempi di ricarica alle diverse percentuali di occupazione della batteria, ricavati sempre da uno stato iniziale dello 0% nel corso del nostro test con Model Y Performance:

• 0%-10% 2 minuti 20 secondi
• 0%-20% 6 minuti 8 secondi
• 0%-30% 9 minuti 39 secondi
• 0%-40% 13 minuti 12 secondi
• 0%-50% 17 minuti 25 secondi
• 0%-60% 22 minuti 40 secondi
• 0%-70% 28 minuti 47 secondi
• 0%-80% 36 minuti 12 secondi
• 0%-90% 47 minuti 28 secondi
• 0%-100% 68 minuti 42 secondi

Da questi tempi possiamo estrapolare altri intervalli, come i 3 seguenti che sono spesso presi quale riferimento per le ricariche intermedie durante un viaggio di lunga percorrenza.

• 10%-60%: 20 minuti 20 secondi
• 10%-70%: 26 minuti 27 secondi
• 10%-80%: 33 minuti 52 secondi

Torniamo ora alle domande iniziali che qui riproponiamo: come posso fare per completare un viaggio di lunga distanza con una vettura elettrica? Quante soste dovrò fare, e quanto tempo perderò rispetto ad un viaggio con una vettura a benzina o diesel?

I dati qui riportati ci lasciano capire che la strategia vincente, in caso di viaggio che richieda soste intermedie, sia quella di effettuare più soste possibilmente brevi. Il tempo ideale è compreso tra i 15 e i 20 minuti, in quanto si tratta di quello tipicamente richiesto per la classica sosta alla stazione di servizio per un caffè, visita ai servizi igienici e sgranchire le gambe. Anche il più acceso sostenitore delle vetture termiche concorderà con noi che una sosta alla stazione di servizio, per quanto rapida, dura in media una 15-ina di minuti.

Con questa strategia è possibile ottimizzare il tempo di sosta, caricando in spezzoni diversi e con lo stesso tempo finale un maggior quantitativo di energia e quindi garantire superiore autonomia. Una sosta di questa durata è tutt'altro che problematica, in quanto identica a quella che si farebbe per le stesse esigenze con una vettura a benzina o diesel con la sola differenza che nel frattempo si può ricaricare la batteria della propria vettura.

Si può argomentare a questo punto che un viaggio con vettura diesel o benzina non richiede necessariamente una sosta, se la distanza da percorrere è inferiore all'autonomia della vettura. E se anche non lo fosse, fermarsi per fare il pieno è questione di al massimo 5-7 minuti considerando anche il doversi recare alla cassa a pagare. Verissimo, ma in questo modo ipotizziamo che sia per tutti guidare svariate ore senza alcun tipo di sosta, non fosse neppure per 10 minuti, senza che questo non possa portare ad una perdita di attenzione dovuta alla stanchezza.

Se agli autisti dei pullman, che guidano di professione ogni giorno, è imposta una sosta ogni tot ore è lecito ipotizzare che questa come minimo sia richiesta anche a chi non guida professionalmente. La sosta, volenti o nolenti, è quindi sempre richiesta a prescindere dal veicolo: guidando un'elettrica ne si può ridurre sensibilmente la durata, risultando essere più efficienti, semplicemente imparando la corretta strategia da seguire per le ricariche della batteria. Impiegheremo meno tempo con una vettura termica? Quasi sicuramente si. Il viaggiare in elettrico richiederà molto più tempo? No di certo, adottando la corretta strategia.