I vantaggi dei veicoli a trazione elettrica rispetto ai I vantaggi

I vantaggi dei veicoli a trazione elettrica rispetto ai
sistemi di propulsione tradizionale
L metodologia
La
t d l i WTW per l’analisi
l’
li i delle
d ll alternative,
lt
ti
potenzialità
t
i lità e limiti
li iti delle
d ll
tecnologie disponibili
Gabriele Grea
Grea, CERTeT
[email protected]
AIEE‐IEFE Joint Seminar
Verso l’auto elettrica: prospettive incoraggianti, ma anche problemi rilevanti
Università Bocconi, 2 luglio 2010
Temi di analisi

Le alternative ai carburanti tradizionali,
tradizionali presente e futuro

Metodologie per l’analisi degli impatti energetici e ambientali

Confronti fra tecnologie alternative

Considerazioni finali
Le alternative, presente e futuro
Lo schema di riferimento
FONTE PRIMARIA
ENERGETICA
VETTORE DI
DISTRIBUZIONE
TECNOLOGIA DI
PROPULSIONE
Fonti fossili:
- Petrolio
- Gas naturale
Fonti rinnovabili:
- Biomasse
- Solare, Eolico, Idroelettrico
Fonte nucleare
Combustibili fossili tradizionali:
- Benzina
- Gasolio
Combustibili fossili alternativi:
- Gpl
- Metano
Biocombustibili
Elettricità
Idrogeno
g
Propulsori tradizionali:
- Motori endotermici ad accensione comandata (b)
- Motori endotermici ad accensione spontanea (d)
Propulsori innovativi:
- Propulsori ibridi (elettrici + endotermici)
- Propulsori elettrici a batteria o fuel cell
Le alternative, presente e futuro
Le dinamiche evolutive di breve periodo
Quali tendenze:
 Evoluzione dell’offerta di sistemi propulsivi tradizionali (Euro 5, Euro 6)
 Sviluppo di sistemi propulsivi maggiormente innovativi
 Una realtà in forte crescita: veicoli alimentati a gas naturale e biocarburanti
rappresentano già oggi una realtà in forte crescita.
 I trend
t d evolutivi
l ti i di M/L periodo:
i d un sempre maggiore
i
sviluppo
il
di veicoli
i li a
propulsione elettrica
Quali limiti:
la dinamica effettiva dei parchi veicolari nel breve e medio periodo sarà condizionata
da una serie di fattori contingenti quali l’autonomia dei veicoli e la disponibilità
delle reti distributive di energia e carburanti.
Le alternative, presente e futuro
Uno sguardo in avanti
L’obiettivo ultimo rimane quello di raggiungere la massima diffusione per sistemi
propulsivi che combinino la massima efficienza energetica e il minimo impatto
ambientale.
I paradigmi dell’auto del futuro:
 fonti rinnovabili (biogas e biomasse,
biomasse energia eolica,
eolica fotovoltaica
fotovoltaica, idroelettrica)
idroelettrica),
 vettori energetici da esse ricavabili (gas naturale, biocarburanti, energia elettrica
da fonti rinnovabili e idrogeno),
 adeguati sistemi di propulsione innovativi (ibridi, elettrici alimentati da batterie e
da celle a combustibile)
Metodologie per l’analisi degli impatti energetici
e ambientali
Il quadro metodologico: la metodologia Life Cycle Assessment (LCA)
Definizione: metodologia di analisi che valuta un insieme di interazioni che un prodotto o
un servizio ha con l'ambiente, considerando l’intero ciclo di vita: dall’estrazione di materie
prime alla produzione,
produzione distribuzione,
distribuzione uso,
uso riciclo fino alla dismissione finale.
finale
La LCA analizza gli impatti ambientali nei confronti della salute umana, della qualità dell'ecosistema e dell'impoverimento
delle risorse, considerando inoltre gli impatti di carattere economico e sociale, con l’obiettivo di definire un quadro
completo delle interazioni con l'ambiente
l ambiente di un prodotto o di un servizio. Gli standard della metodologia LCA sono definiti
dalle norme ISO 14040 e 14044.
Due esempi di output
Emissioni di gas serra per tipologia di energia
Fonte: EEA
LCA dei veicoli passeggeri privati
Fonte: EEA
Metodologie per l’analisi degli impatti energetici
e ambientali
La metodologia Well To Wheel (WTW) per la LCA della mobilità privata (1)
Obiettivo: scopo dell’indice WTW è di rendere confrontabili tra loro diverse tecnologie
propulsive e carburanti, sia dal punto di vista dell’efficienza del mezzo di trasporto, sia
del rendimento della tecnologia che permette di ottenere il carburante ed il vettore
energetico
g
usato p
per trasportarlo
p
e/o immagazzinarlo.
g
Nasce come indice di efficienza energetica, è utilizzato anche per analisi di carattere
ambientale.
Processo: l’indice WTW parte dalla fonte primaria di energia (energia per la ssua
Processo
a
estrazione), considera i processi per la sue eventuali trasformazioni (ad esempio il
petrolio deve essere lavorato e raffinato per essere usato sulle automobili), il costo in
termini energetici
g
p
per il suo trasporto,
p
, ed infine la q
quantità di energia
g usata per
p muovere
un’auto per una determinata distanza (funzione della combinazione del carburante e della
tecnologia propulsiva).
Metodologie per l’analisi degli impatti energetici
e ambientali
La metodologia Well To Wheel (WTW) per la LCA della mobilità privata (2)
Struttura e formalizzazione: è composto da due sottoindici

Well To Tank (WTT) analizza la successione delle trasformazioni e dei processi
richiesti per estrarre, produrre e distribuire un carburante

Tank to Wheel (TTW) analizza la fase di utilizzo del carburante in una tecnologia di
propulsione
WTW energetico
 MJ t
 MJ t 
 WTTen 
WTWen 

 km 
 MJ f

 MJ f 
 * TTWen 

km



WTW ambientale
 g
 g 
WTWamb    WTTamb 
 km 
 MJ f

 g 
*
TTW

amb 

 km 

Metodologie per l’analisi degli impatti energetici
e ambientali
Un esempio di
analisi comparativa
HP di base: un veicolo
virtuale, con le seguenti
virtuale
caratteristiche
- velocità max: > 180 km/h
- accelerazione > 4 m/s2
- autonomia: > 600 km
- massima pendenza
superabile a 1 km/h: > 30%
Fonte: Santarelli M., 2009
Confronti fra tecnologie alternative
Un’altra ipotesi di confronto tra livelli di emissioni di CO2
(WTW ambientale)
Ambito di riferimento:
Contesto regionale (Baviera)
From “Future Oriented Mobility: Integrative Concepts for the Alpine Space” – CO2NeuTrAlp
Kick-off Conference, September 2009
Confronti fra tecnologie alternative
Un approccio alternativo
Input: il ciclo di guida effettivo
(ARTEMIS) in alternativa
al ciclo stimato (NEDC)
Differenziali nella misurazione:
- Emissioni
- Consumi
Fonte: CEI CIVES, 2009
Confronti fra tecnologie alternative
Risultati:
Considerazioni conclusive
U commento
Un
t aglili approccii esposti
ti
Le differenze nei risultati riscontrati per i tre differenti approcci sono sintetizzabili in due punti
fondamentali:
 il mix di offerta energetica presente sul territorio condiziona l’efficienza ambientale delle
tecnologie innovative
 le
l caratteristiche
tt i ti h dei
d i cicli
i li di guida
id effettivi,
ff tti i sebbene
bb
di difficile
diffi il stima
ti
e sintesi,
i t i permettono
tt
di
apprezzare in maniera significativa l’efficienza energetica e l’impatto ambientale delle tecnologie pulite.
Le potenzialità dell’auto elettrica sono evidenti ed emergono dall’analisi sotto ciascuno dei differenti
approcci.
i Le
L conclusioni
l i i esposte
t introducono
i t d
a questo
t punto
t un ulteriore
lt i
elemento
l
t di attenzione
tt
i
per la
l
massimizzazione degli effetti generabili con la diffusione dell’auto elettrica, rappresentato dalla
opportunità di individuare e valorizzare a livello territoriale gli elementi in grado di definire un modello di
sviluppo efficace, ovvero:
 Lo sviluppo di modelli di produzione di energia elettrica in grado di valorizzare le risorse
disponibili a livello locale e con una crescente attenzione allo sviluppo delle fonti rinnovabili
 L’opportunità di individuare e incentivare ambiti di applicazione promettenti (servizi innovativi,
particolari
ti l i schemi
h i di mobilità
bilità individuale
i di id l e collettiva)
ll tti ) e mercati
ti potenziali
t
i li
 La necessità di investire in progetti per la creazione di reti efficienti ed intelligenti in grado di
interfacciarsi con la mobilità elettrica
Fonti
Santarelli M., Torchio M., Compared study of emissions and energetic balance of the different mobility
systems - Fondazione Telios, Dipartimento di Energetica Politecnico di Torino, 2009
CEI – CIVES, Behind the words “sustainable vehicles”, 2009
“Future Oriented Mobility: Integrative Concepts for the Alpine Space” – CO2NeuTrAlp Kick-off
Conference, September 2009
European Environment Energy http://www.eea.europa.eu/
European Commission –
http://lct jrc ec europa eu/
http://lct.jrc.ec.europa.eu/
Joint
Research
Centre,
Life
Cycle
Thinking
Fondazione Telios http://www.fondazionetelios.it/
CO2NeuTrAlp Intelligent mobility for the Alpine Space http://www.co2neutralp.net/
http://www co2neutralp net/
and
Assessment