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L'auto elettrica è un veicolo con motore elettrico che utilizza l'energia chimica che viene immagazzinata in un "serbatoio" energetico costituito da una o più batterie ricaricabili. I veicoli elettrici utilizzano motori elettrici in sostituzione, o in aggiunta al motore a combustione interna.
Si tenga presente che i modelli citati, di produzione statunitense (anche quelli di marche giapponesi) mostrano valori a volte assai diversi da quelli dei comuni veicoli europei.
La resistenza aerodinamica (Cx) ha una grande importanza nel determinare l'efficienza enegetica, particolarmente alle alte velocità.
Impatto ambientale complessivo
Molti fattori devono essere considerati quando si compara l'impatto totale sull'ambiente. Il tipo di confronto più esauriente è quello dell'analisi dalla "catena-di-montaggio-alla-discarica" oppure l'analisi di tutto il tempo di vita. Questa analisi è così esaurientemente complessiva che considera ogni tipo di consumo energetico, includendo i consumi (ed emissioni) implicati dalla produzione originale (ed anche della componentistica) e le fonti di carburante e tutti i consumi (e le emissioni) durante la vita utile del veicolo includendo l'inquinamento durante la produzione delle batterie (ad esempio l'estrazione del cadmio comporta un elevato inquinamento da metalli pesanti) e la sua deposizione in discarica. I vari tipi e l'entità dell'inquinamento varia enormemente tra i vari tipi di batteria, cosa che rende ancora più difficile fare dei confronti.
Ad esempio, è difficile stabilire se siano peggiori gli effetti ambientali dell'inquinamento da nichel e da cadmio prodotti dall'estrazione mineraria, dalla fabbricazione della batteria, dalla discarica con successiva ossidazione, rottura, infiltrazione e dilavamento di una batteria NiCd malamente scaricata; oppure se siano peggiori e meno duraturi i danni all'ambiente causati dall'emissione di idrocarburi e dalla raffinazione del petrolio. Sono necessarie accurate statistiche su ogni tipo di combustibile fossile e di accumulatore in modo di poter giudicare gli apporti e le fuoriuscite di inquinanti per giudicare equamente l'impatto ambientale totale.
Una grande differenza tra i veicoli BEV ed ICE rispetto al tempo di vita consiste nel fatto che i primi utilizzano la elettricità al posto di combustibili liquidi. Qualora l'elettricità fosse generata a partire da fonte rinnovabile o da nucleare ciò presenterebbe un consistente vantaggio in termini di inquinamento atmosferico. In ogni caso, se la elettricità fosse prodotta da combustibili fossili (come è nella gran parte dei casi) Il vantaggio relativo dei veicoli elettrici è sostanzialmente ridotto . Ne deriva che lo sviluppo di sorgenti di energia che non emettano CO2 è necessaria ridurre la emissione totale netta dei veicoli elettrici. In ogni caso, l'impatto ambientale della produzione di energia elettrica (emissioni indirette) dipende dal mix della produzione ed è normalmente più ridotto della emissione diretta prodotta dai veicoli ICE
Rispetto al tempo di vita, un'altra importante differenza tra i veicoli elettrici e quelli a combustione interna consiste nell'utilizzo di consistenti batterie di accumulatori. I moderni accumulatori hanno dimostrato di poter superare in durata gli stessi veicoli elettrici su cui sono installate. Ad esempio gli accumulatori provati da Toyota hanno mostrato solo un minimo calo di risultati dopo aver percorso 240.000 chilometri. Certamente nell'utilizzo reale i dati mostrano risultati peggiori, tipicamente gli elementi al litio perdono di efficienza per circa 20-40 percento all'anno; così se si fanno 240.000 chilometri su una pista di test si possono confermare i dati rilevati da Toyota ma se, in un utilizzo reale, si percorrono all'anno 10.000 chilometri, la batteria di accumulatori andrà sostituita dopo 30.000 chilometri con una spesa di circa 20.000 Euro con un costo pari a 0,67 €/km.
I veicoli BEV, non essendo dotati di motore che brucia combustibile liquido e dei conseguenti apparati necessari al suo funzionamento, sono spesso più affidabili e richiedono minore manutenzione. Sebbene i veicoli BEV siano poco diffusi, essi possono trarre vantaggio dagli avanzamenti tecnologici che si stanno realizzando in altri mercati come quello dei telefoni cellulari, dei laptops, dei carrelli elevatori e dei veicoli elettrici ibridi. Le innovazioni nella tecnologia delle batterie elettriche che si sviluppa negli altri mercati possono essere utilizzate al fine di rendere i veicoli BEV sempre più utilizzabili e diffusi.
Prestazioni di accelerazione
Molte delle vetture elettriche di oggi sono capaci prestazioni in accelerazione che eccedono quelle di veicoli a benzina della stessa potenza. I veicoli elettrici possono utilizzare una configurazione diretta motore-ruota che aumenta l'efficienza nell'erogazione della potenza. Il fatto che possono avere molteplici motori collegati direttamente alle ruote permette a ciascuna ruota di essere sia propulsiva che frenante, cosa che aumenta la trazione.
In alcuni casi, il motore può essere alloggiato direttamente nella ruota, come nel disegno noto come "Whispering Wheel", che abassa il centro di gravità complessivo del veicolo e riduce il numero di parti in movimento. Quando non sono dotate di un asse, di un differenziale, oppure della trasmissione, i veicoli elettrici godono di una minore inerzia rotazionale del treno direzionale. Un sistema senza ingranaggi, o con un solo ingranaggio in alcuni BEV elimina la necessità di un cambio a marce, dando all'auto un'accelerazione e frenata più dolce. Si consideri inoltre che i motori elettrici, con i moderni sistemi di alimentazione, possono lavorare a potenza o a coppia costanti; i motori a combustione interna hanno una propria curva caratteristica, seguendo la quale i regimi di coppia e potenza massime si hanno in zone molto limitate della velocità di rotazione, in genere verso i 2/3 della velocità massima per la coppia e 4/5 per la potenza.
Alcune vetture elettriche da corsa ("simil dragster") hanno motori elettrici, con cambi e trasmissioni a due marce per incrementare la velocità massima fino a 160 km/h .
Batterie
Le Batterie ricaricabili utilizzate nei veicoli elettrici includono la pila zinco-aria, l'accumulatore piombo-acido ("innondate" e VRLA), il NiCd, il tipo a NiMH, le litio-ione, le Li-ion polimero.
Le batterie sono tipicamente il componente più costoso dei BEV. Sebbene il costo di fabbricazione della batteria sia elevato, l'aumento della loro produzione può portare ad un abbassamento dei costi nel momento in cui la produzione dei BEV avesse le stesse dimensioni della attuale produzione dei veicoli a combustione interna. Le nuove tecnologie di produzione delle batterie, competitive in termine di costo con i motori a combustione interna, consentiranno un importante abbassamento dei costi nel momento in cui decadranno i relativi brevetti
A partire dalla fine degli anni 90, lo sviluppo di nuove tecnologie per le batterie è stato pilotato dalla impetuosa crescita della domanda di computer portatili e di telefoni cellulari, con la richiesta da parte dei consumatori di schermi più larghi e più luminosi e di batterie di durata più lunga; ciò ha pilotato la ricerca e lo sviluppo in quel settore. Il mercato dei BEV ha utilizzato i progressi ottenuti in quel settore. Se il mercato dei BEV dovesse crescere esso contribuirà alla ricerca e allo sviluppo di nuove tecnologie relative alle batterie.
Carica
Le batterie delle vetture elettriche devono essere ricaricate periodicamente (vedi anche Sostituzione delle batterie, più sotto). Le VE solitamente vengono caricate dalla rete elettrica. In questo caso l'energia è generata da una varietà di risorse come il carbone, l'energia idroelettrica, l'olio combustibile, il gas naturale, altre fonti rinnovabili o, infine, nei paesi in cui è previsto l'uso, l'energia nucleare (in Italia non esiste una produzione di energia nucleare anche se il 15% dell'energia elettrica italiana è importata dalla Francia, dove l'80% dell'energia ha come fonte il nucleare).
Le batterie possono essere ricaricate mentre il veicolo viene guidato grazie al freno rigenerativo. Sono anche state sperimentate alcune fonti di energia ausiliarie, come la cella fotovoltaica.
Nell'auto ibrida l'elettricità può essere prodotta da un generatore mosso da un motore a combustione interna. Anche se non si tratta in senso stretto di una BEV, la concept car Ford Reflex dispone di celle fotovoltaiche all'esterno per aiutare ad alimentare il suo sistema di potenza ibrido.
Il tempo di ricarica viene determinato principalmente dalla corrente trasmissibile da parte della connessione alla rete elettrica. La potenza normalmente disponibile in una presa di corrente domestica va da 1.5 kW (negli USA, Canada, Giappone, e paesi con tensione 110 V) fino a 3-6 kW (in paesi con corrente a 240 V). In Italia è abbastanza comune il contratto 6kW di connessione alla rete, ma si potrebbe evidentemente utilizzare correnti più alte. Si pensi che i carrelli elevatori, la cui maggioranza è azionata da un motore elettrico, ricaricano batterie da 6-700 Ah in pochissime ore con connessioni a prese dell'ordine di 10 - 12 kW.
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