Batterie e gasolio a confronto: il nodo della densità energetica

La batteria è il componente che più condiziona la progettazione di un’auto elettrica. Non soltanto per il costo, ma soprattutto per la quantità di energia che può essere immagazzinata in rapporto a peso e volume. Il confronto con il gasolio aiuta a capire perché il motore a combustione continui a essere oggetto di investimenti e perché la transizione elettrica non possa essere immediata in ogni settore della mobilità.

Quanta energia offre un litro di gasolio

Il calcolo proposto parte da un litro di gasolio, al quale vengono attribuiti circa 10 kWh di energia. La ridotta efficienza del motore a combustione limita però l’energia effettivamente utilizzabile a circa 3,5 kWh. Considerando una massa di circa 750 grammi per litro, il vantaggio del carburante emerge soprattutto nella quantità di energia trasportabile con poco peso.

Una batteria da 75 kWh, come quella utilizzata quale riferimento sulla Tesla Model 3, corrisponde nel calcolo a circa 21,4 litri di gasolio in termini di energia utilizzabile. Quella quantità di carburante pesa approssimativamente 15,75 kg. Il confronto non comprende costi, impatto ambientale o consumi del motore termico durante le soste, ma mette in evidenza la differenza di densità energetica tra le due soluzioni.

La batteria deve inoltre essere abbastanza grande da garantire un’autonomia adeguata, lasciando contemporaneamente spazio a passeggeri e bagagli. Per questo la sua integrazione influenza pianale, abitabilità, capacità di carico ed efficienza complessiva del veicolo. Il problema non è dunque soltanto trovare spazio per accumulare energia, ma costruire intorno all’accumulatore un’auto che rimanga pratica e desiderabile.

Dalle celle al pacco completo: perché il peso aumenta

Per le celle al litio viene indicata una densità energetica di circa 240 Wh per chilogrammo. Su questa base, 75 kWh richiederebbero teoricamente circa 312 kg di materiale attivo. Il pacco installato sull’esemplare di Tesla Model 3 Long Range o Performance preso come riferimento viene però stimato intorno ai 650 kg.

La distanza fra il dato teorico e quello del pacco completo dipende dalla presenza di numerosi elementi aggiuntivi. Oltre alle celle servono strutture metalliche, collegamenti, protezioni e liquido refrigerante. Sono componenti indispensabili per realizzare un sistema utilizzabile e sicuro, ma aumentano massa e ingombro senza aggiungere direttamente capacità energetica.

Anche il volume rappresenta un vincolo rilevante. Le batterie sono suddivise in molte celle, una scelta legata tanto alla struttura della tecnologia quanto alla sicurezza. Il loro posizionamento non consente quindi di sfruttare lo spazio con la stessa semplicità di un serbatoio. All’aumentare dell’autonomia richiesta cresce la necessità di trovare un compromesso fra dimensioni del veicolo, capacità della batteria e spazio disponibile.

Le differenze tra i modelli richiamati rendono evidente questo rapporto: la Tesla Model 3 viene associata a una batteria da 75 kWh, mentre Model S e Model X adottano pacchi da 100 kWh. Veicoli più grandi possono ospitare accumulatori più capienti, ma devono comunque gestirne il peso e l’effetto sull’efficienza.

Il limite diventa più evidente nelle applicazioni pesanti

Per un’automobile destinata a trasportare passeggeri, il compromesso può già risultare sensato. La situazione si complica quando l’energia richiesta cresce e ogni chilogrammo sottrae capacità di carico. L’esempio più estremo è quello degli aerei: con la densità energetica considerata, un velivolo elettrico avrebbe bisogno di una massa molto elevata di batterie, riducendo lo spazio disponibile per persone e bagagli e limitando la durata del volo.

Questa difficoltà spiega perché l’elettrificazione non proceda allo stesso ritmo in tutte le forme di trasporto. Il miglioramento della chimica e dell’architettura degli accumulatori potrebbe ridurre il divario, anche attraverso tecnologie differenti come le batterie allo stato solido. Finché peso e volume resteranno così determinanti, tuttavia, continuare a migliorare l’efficienza dei motori a combustione viene considerato ancora utile.

Costi, produzione e tempi della transizione

Al limite tecnico si aggiunge quello economico. Nel confronto proposto, un’auto elettrica costa circa 10.000 euro in più rispetto a un modello dello stesso segmento. Produzione e vendite ridotte mantengono alti i costi, mentre un aumento dei volumi può sostenere la ricerca e contribuire a rendere più accessibile la tecnologia.

Il prezzo, però, non è l’unico criterio che guida l’acquisto. L’automobile continua a essere scelta anche per ragioni emotive, estetiche e identitarie, non soltanto come mezzo per spostarsi da un punto all’altro. Per affermarsi, quindi, l’elettrico deve offrire prodotti capaci di convincere nel loro insieme, oltre a ridurre il costo totale.

La conclusione non è una contrapposizione assoluta tra batteria e combustione. Le auto elettriche sono già una soluzione concreta, ma densità energetica, massa e ingombro ne delimitano ancora il campo di applicazione. La ricerca dovrà rendere gli accumulatori più piccoli, leggeri ed efficienti; nel frattempo, il miglioramento dei motori termici rimane parte di una transizione destinata a richiedere tempo.

Una domanda per voi

Quanto deve migliorare la densità energetica delle batterie perché peso e volume smettano di limitare le applicazioni elettriche più impegnative?

Nota sulla redazione

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