Auto elettriche: ecco la “batteria strutturale” che diminuirà il peso dei veicoli

batterie_supercondensatori_integrati_volvo_07Nel percorso di definitiva consacrazione dell’auto elettrica, quello delle batterie, per il loro ingombro e per il loro peso, legato alla densità energetica fino ad oggi conseguita dalle tecnologie di accumulo, è sicuramente l’aspetto decisivo. Con una filosofia molto simile a quello che sta succedendo per il fotovoltaico negli edifici, che si va sempre più integrando con il materiale da costruzione stesso grazie la BIPV (Building-integrated photovoltaics), si sta muovendo una interessante linea di ricerca svedese, condotta dai ricercatori dello Sweden’s KTH Royal Institute of Technology, che ha messo a punto un involucro in fibra di carbonio, checofano consente alle auto elettriche di immagazzinare energia attraverso una autentica “batteria strutturale” coincidente con parti strutturali della carrozzeria. Una soluzione che consente di coniugare peso e dimensioni delle batterie per le auto elettriche in un contesto nel quale l’efficienza ha sempre costituito uno dei principali problemi per la ricerca di settore, con grandi batterie necessarie per garantire lunghe autonomie, paragonabili a quelle, ancora non raggiunte, delle automobili convenzionali, alimentati da combustibili di matrice fossile, con il peso che oltretutto incrementa i consumi.

La soluzione dello Sweden’s KTH Royal Institute of Technology ha individuato una possibile soluzione all’atavica inconciliabilità tra efficienza e dimensioni delle batterie, costruendo vetture con un corpo capace di esercitare il ruolo di elettrodo attivo per le batterie al litio, rivestendo l’automobile con la fibra di carbonio, In questo modo si danno risposte a differenti funzioni come:

  • alleggerimento della vettura, facendo divenire il proprio involucro una batteria.
  • nella fase di progettazione, è la batteria strutturale ad integrarsi con l’automobile, garantendo una maggiore efficienza.

Secondo Eric Jacques, ricercatore di ingegneria aeronautica presso lo Sweden’s KTH Royal Institute of Technology: “l’obiettivo del progetto era sviluppare una batteria strutturale fatta con materiali leggeri e multifunzionali, che gestisca carichi meccanici e immagazzini, contemporaneamente, energia elettrica”.
Una scelta di materiali caduta sulla fibra di carbonio, preferita alla grafite, ed elaborandone una specifica a struttura continua, capace di garantire particolari proprietà meccaniche.

Gli sviluppi evolutivi dei ricercatori sono adesso concentrati sull’ulteriore miglioramento delle proprietà meccaniche e sui test di posizionamento del carbonio, con l’obiettivo di individuare la migliore combinazione capace di garantire la massima efficienza per la batteria strutturale. Secondo il Professor Mats Johansson, esperto di tecnologie polimeriche, “le batterie strutturali diventeranno parte del design dell’auto elettrica: ad esempio, il cofano può essere un elemento importante su cui testarle. Ma batterie così progettate potrebbero essere impiegate anche per i cellulari e, in generale, per i dispositivi mobile”. Prospettive decisamente interessanti e non limitate al settore auto motive.

Rimanendo in Svezia, proprio Volvo, sulla base dei risultati della ricerca svolta ha inaugurato l’era degli accumulatori integrati nella carrozzeria, con batterie che diventano elementi strutturali della vettura grazie all’interazione tra fibra di carbonio, celle nanostrutturate e supercondensatori; consentendo un immagazzinamento decisamente meno ingombrante in termini sia volumetrici che di peso. L’auto oggetto di sperimentazione è l’ammiraglia S80. L’abbinamento di fibre di carbonio e resina polimerica determinano un nanomateriale con supercondensatori strutturali.

volvo-batterie

Le fibre composite vanno a “schiacciare” come un autentico sandwich la nuova batteria, per venire modellate lungo la carrozzeria, specificatamente lungo i pannelli delle portiere, il portellone e l’alloggiamento della ruota di scorta. Nel dettaglio, il laminato di compositi viene dapprima stratificato e sagomato, quindi passato in forno affinché si solidifichi. I supercondensatori vengono successivamente integrati nello strato esterno del componente. Il materiale ottenuto può essere utilizzato sostituendo componenti esistenti del veicolo per accumulare e caricare energia. La sostituzione di tutti i componenti di un’auto elettrica con elementi realizzati nel nuovo materiale potrebbe determinare una riduzione del peso della vettura di oltre il 15%. Un interessante contributo video ci presenta molto bene le implementazioni attuate da Volvo sulla propria vettura.

Sauro Secci

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