Negli anni '90 la General Motors realizzò la EV1, una iconica coupè elettrica disponibile solo a noleggio in leasing. Era molto innovativa e apprezzata dai suoi fortunati possessori, nonostante l'autonomia modesta, il costo elevato e altri difetti (la prima serie montava le antidiluviane batterie al piombo). La ricarica era solo casalinga mancando completamente una rete di ricarica pubblica. Ne fabbricarono solo 1100 senza soddisfare tutta la domanda del mercato che era superiore. Dopo pochi anni di produzione, nonostante il successo, anzichè cercare di migliorare la tecnologia elettrica, G.M. decise di interrompere per sempre il progetto di auto elettrica, distruggendo quasi tutte le EV1 perché non ne rimanesse traccia.

Tra i veicoli elettrici, sono di particolare successo i veicoli elettrici leggeri, siano essi biciclette elettriche a pedalata assistita o minivetture da città. Infatti, includiamo tra i veicoli leggeri diverse categorie di veicolo: biciclette elettriche, motociclette, scooter, quadricicli (scooter a tre o quattro ruote). La loro popolarità cresce molto più velocemente di quella delle automobili elettriche e ormai sono diffusi in città, in vacanza, in montagna e si trovano anche sulle lunghe percorrenze.

Se per le automobili elettriche i sistemi di ricarica sono ormai standardizzati a livello europeo (connettori tipo 2 e combo 2), lo stesso non si può dire per i veicoli leggeri ove, ancora per anni, diversi sistemi (prese) sono destinati a coesistere. Ciò è di particolare rilevanza per la ricarica pubblica ove bisogna arrangiarsi con quello che si trova a disposizione. Vero è che nella maggior parte dei casi i veicoli leggeri vengono caricati a casa, ma a causa della loro crescente diffusione anche la ricarica pubblica inizia a essere necessaria (soprattutto per coloro che non hanno la possibilità di ricaricare a casa una motocicletta o un quadriciclo).

In molti si chiedono quali siano i corretti requisiti per gli interruttori differenziali da usare per la ricarica dei veicoli elettrici. Requisiti che sono cambiati in modo sostanziale a seguito della CEI 64-8; V5 (sezione 722) che si è adeguata, con qualche piccola differenza, alle norme già emesse a livello internazionale ed europeo (l'ultima 8^ edizione della CEI 64-8 pubblicata nel 2021 non ha mutato la sezione 722).

Ci riferiamo qui alla ricarica in corrente alternata modo 3 (cioè alle stazioni di ricarica installate in modo fisso, colonnine o wall-box, con funzioni pilota e gli appositi connettori tipo 2 o altri in corrente alternata compresa la presa tipo 3A). La norma CEI 64-8 si riferisce al modo 3 parlando di "stazioni di ricarica fornita di una presa a spina o di un connettore per veicoli elettrici in accordo con la serie di norme CEI EN 62196" dato che, alla nota successiva, la norma spiega che i requisiti per le stazioni in corrente continua (modo 4) sono allo studio, quindi per esclusione si riferisce proprio alla ricarica in corrente alternata modo 3 (che appunto utilizza connettori conformi alla CEI EN 62196-2). D'altro canto, nel caso di connettori in corrente continua, non esisterebbero interruttori differenziali idonei o, comunque, non sarebbero normati, e la sicurezza si basa su altri principi definiti nella norma EN 61851-23 per le stazioni di ricarica in corrente continua. Per un ripasso dei modi di ricarica si può vedere, per esempio, questo articolo.

Qualche mese fa è uscita la variante V3 dell’attuale norma impianti italiana CEI 64-8. Ne avevamo parlato anche noi in questa discussione. Ci si riferisce, ovviamente, alla V3 dell’attuale settima edizione e non alle varianti delle edizioni precedenti. Questa variante, in gran parte derivata con piccole modifiche dagli analoghi documenti IEC e HD (gli HD sono i documenti di armonizzazione europei), contiene nel rinnovato capitolo 53 qualche piccola ma significativa novità sulla scelta degli interruttori differenziali (nel seguito indicati anche con l’acronimo internazionale RCD, Residual Current Device). In questo articolo si vuole fare un breve riepilogo degli aspetti che sono più interessanti secondo l’opinione dello scrivente: per una trattazione completa si veda la norma stessa oltre che gli autorevoli articoli che sono stati pubblicati sull’argomento.

Si parla molto della rivalità tra veicoli elettrici alimentati a batteria e veicoli alimentati a idrogeno. Quale sarà l’auto del futuro? Spesso è una domanda che ci si sente rivolgere e che ha fatto capolino tante volte nelle discussioni sulle auto elettriche. Sgombriamo innanzitutto il campo da un paio di diffusi equivoci.

L'idrogeno atomico e molecolare, liquido o gassoso, è assai scarso in natura: non esistono giacimenti di idrogeno da sfruttare e deve essere prodotto artificialmente spendendo energia. L’idrogeno va separato dai suoi composti che si trovano in natura (acqua, metano,…) e questa separazione richiede un apporto di energia primaria (per esempio rinnovabile, o idrocarburi fossili, ecc). L’idrogeno, quindi, al pari dell’energia elettrica, è un vettore di energia, non è una fonte di energia. La cosa dovrebbe essere ovvia, ma non è inutile ripeterla visto che, a volte, ancora si legge o si sente parlare, di enormi riserve di idrogeno in natura, pronte per essere sfruttate a scopo energetico. L’industria dell’idrogeno come vettore energetico sembrava molto promettente qualche lustro fa, quando si pensava di produrne in gran quantità a basso costo tramite le centrali nucleari di nuova generazione ( http://old.enea.it/focus-fissione-nucleare/pdf/Idrogeno-da-GEN-IV.pdf ) ma, come si sa, le cose sono andate diversamente e la tecnologia dell’idrogeno ha subito un forte rallentamento.

Una delle più tipiche domande del neofita che si avvicina al mondo delle automobili elettriche è: “posso caricare da una normale presa di casa ? è veramente necessaria una "wallbox" (stazione di ricarica per veicoli elettrici) ? cosa mi dà in più rispetto a una presa normale ?”. La risposta è un po’ incerta: “sì, ma con alcune limitazioni e controindicazioni”. Una introduzione generale ai sistemi di ricarica per i veicoli elettrici si trova in questo articolo. Ora vogliamo trattare in modo pratico e specifico il problema dell’impiego di una comune presa domestica (o industriale). Per questo bisogna distinguere due principali casi.

Normalmente la potenza di ricarica di questi veicoli non va oltre 2 kW circa, spesso molto di meno (la medesima potenza di un elettrodomestico casalingo). Molti di questi veicoli effettuano la ricarica tramite una normale presa domestica. Si tratta di solito della comunissima Schuko di origine tedesca (alias presa tipo F secondo la classificazione IEC), oppure della francese tipo E. La spina bivalente E/F in uso per gli elettrodomestici in quasi tutta l'Europa continentale è compatibile con entrambe. Si chiama semplicemente ricarica “modo 1”. La norma attualmente permette il modo 1 sino a 16 A trifase (11 kW) ma, di fatto, il limite è molto più basso. Si potrebbe usare anche una spina industriale, tuttavia essa non è molto diffusa per questa categoria di veicoli.

Galileo Giuseppe Antonio Ferraris è ricordato nella storia della tecnologia per essere stato l’artefice della teoria del trasformatore, del campo magnetico rotante e del motore a induzione. Ma soprattutto è ricordato perché fu il fondatore della moderna elettrotecnica scientifica, cioè l’elettrotecnica basata su un rigoroso approccio fisico matematico, fondato sulla teoria di Maxwell che costituisce la sintesi dell’elettromagnetismo. Ferraris, inoltre, fu il fondatore a Torino di una prestigiosa scuola di specializzazione per ingegneri elettrotecnici, la prima in Italia e fra le prime al mondo.

Per meglio comprendere il ruolo di Ferraris, che non è ricordato come i Meucci, gli Edison e i Marconi per aver inventato un oggetto della vita di tutti i giorni, bisogna tornare alla situazione degli albori dell’elettrotecnica attorno al 1870. Le importanti scoperte e invenzioni di quegli anni erano dovute a geniali sperimentatori, spesso privi di una preparazione universitaria e perciò privi di un adeguato bagaglio matematico-fisico. Il loro approccio si basava solo sull’intuito e su una vasta messe di tentativi sperimentali prescindendo da una spiegazione globale dei fenomeni. Nozioni riguardanti le equazioni differenziali, i numeri complessi e il calcolo vettoriale - oggi essenziali per chi si occupa di elettrotecnica - erano del tutto estranee agli “elettricisti” dell’epoca. Non solo: nel loro lavoro era completamente assente la teoria che il fisico scozzese James Clark Maxwell (1831 - 1879) stava sviluppando, che portò a compimento nel 1873 (Treatise on Electricity and Magnetism), ma che aveva in gran parte anticipata già nel 1864 (A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field). La teoria maxwelliana costituisce un capitolo fondamentale della fisica ed è in grado di sintetizzare tutti i fenomeni elettromagnetici e di inquadrarli in una teoria unificata.

L’osservatore attento già nota qualche autovettura elettrica che circola silenziosa per le strade delle nostre città. Se ne vedrebbero di più passeggiando per Londra, Parigi o Oslo. Infatti ormai l'Italia si assesta agli ultimi posti in Europa per la diffusione dei veicoli elettrici e delle stazioni di ricarica, soprattutto di quelle "veloci" necessarie per ripristinare in poco tempo l'autonomia del veicolo e proseguire il viaggio (mentre le stazioni di ricarica "standard" sono relativamente diffuse). Un sito ricco di informazioni sulla diffusione dei veicoli elettrici e delle stazioni di ricarica è www.eafo.eu.

Quasi tutte le case automobilistiche hanno già a catalogo automobili elettriche, siano essere “pure” (solo elettriche) o ibride ricaricabili, "supercars" comprese: Nissan, BMW, Renault, Smart, Tesla, Volkswagen, Mercedes, Porsche, Mitsubishi, Volvo, PSA, Opel, Chevrolet, Toyota,… La FCA, che produce la 500 EV in America, per il momento preferisce non venderla in Europa ma ha annunciato lo sviluppo di nuovi modelli elettrici anche per il mercato europeo. Anche se le vendite dei veicoli elettrici sono ancora limitate, esse sono in progressivo aumento e tutto fa pensare a una lenta e inesorabile diffusione in concomitanza alla progressiva riduzione del prezzo. Un "boom" è previsto tra qualche anno, a partire dal 2020, quando saranno disponibili batterie con una densità di energia molto più elevata di quelle attuali. Per quella data sono previste automobili di classe media in grado di percorrere 300 km in condizioni di guida reale con un pieno di elettricità (corrispondenti a circa 60 kWh di batteria) mentre le auto del segmento "premium" già oggi garantiscono una autonomia più elevata.