I veicoli esclusivamente elettrici sostituiranno quelli a benzina? La strada è lunga e i problemi sono tanti

Nel 2017, le vendite globali di veicoli elettrici per passeggeri hanno superato 1,223 milioni di unità, con un incremento annuo del 58%. È la prima volta che le vendite globali di veicoli elettrici per passeggeri superano il milione. Allo stesso tempo, nel 2017, le vendite di veicoli elettrici rappresentavano oltre l'1% delle vendite totali di automobili a livello mondiale.

L'industria cinese dei veicoli elettrici si sta sviluppando rapidamente.

Nel 2017, le vendite totali di veicoli a nuova energia nel mio Paese hanno raggiunto le 777.000 unità, con un incremento annuo del 53%. Nel 2017, il tasso di penetrazione dei veicoli elettrici per passeggeri in Cina era di circa il 2%, superiore alla media mondiale. Nel 2017, il numero complessivo di veicoli a energia rinnovabile posseduti in Cina ha raggiunto quota 1,8 milioni, rappresentando oltre il 50% del mercato globale.

Negli ultimi anni, l'industria cinese dei veicoli a nuova energia, in particolare quelli elettrici, si è sviluppata rapidamente. Nel 2013, le vendite annuali di veicoli elettrici in Cina ammontavano a sole 17.600 unità.

La Cina prevede di raggiungere una capacità produttiva di 2 milioni di veicoli puramente elettrici e veicoli ibridi plug-in e un volume cumulativo di produzione e vendita di oltre 5 milioni di veicoli entro il 2020. Inoltre, la Cina vieterà completamente la vendita di veicoli alimentati a carburante nel 2035.

Sembra che i veicoli esclusivamente elettrici sostituiranno completamente i veicoli a combustione interna.

I sogni sono belli, ma prima o poi dovremo affrontare la crudele realtà.

La politica è ancora il principale motore dei veicoli elettrici

La Cina ha ottenuto buoni risultati nel campo dei veicoli alimentati da nuove energie, in particolare quelli elettrici. Ma allo stesso tempo dobbiamo renderci conto che il rapido sviluppo dei veicoli elettrici negli ultimi anni non è guidato dal mercato, bensì dalla politica, che è la forza trainante principale.

Nelle città di prima fascia come Pechino, molte persone acquistano auto elettriche principalmente per la targa.

Uno dei motivi importanti per cui le case automobilistiche si stanno concentrando sui veicoli elettrici è l'orientamento dei sussidi. Alcune case automobilistiche lanciano addirittura veicoli elettrici appositamente per ottenere sussidi. Tuttavia, lo Stato ha adeguato tempestivamente la sua politica di sovvenzioni. Non solo ha migliorato le condizioni affinché le case automobilistiche ottengano sussidi, ma ha anche gradualmente convertito la politica dei sussidi in una politica a doppio punto, frenando prontamente il fenomeno delle frodi sui sussidi.

Considerando l'elevato prezzo dei veicoli elettrici, la scarsa durata delle batterie, il processo di ricarica problematico e il terribile tasso di deprezzamento, la maggior parte dei veicoli elettrici non è ancora competitiva sul mercato rispetto ai veicoli a carburante tradizionale.

Senza sussidi e agevolazioni sulle licenze, la maggior parte delle persone non prenderebbe nemmeno in considerazione i veicoli esclusivamente elettrici.

Attualmente, molte case automobilistiche dichiarano che i loro veicoli esclusivamente elettrici hanno un'autonomia di 400 o addirittura 500 chilometri. Ma la percorrenza effettiva è di soli 200-300 chilometri. Rispetto a un'auto a benzina che può tranquillamente percorrere 700-800 chilometri con un pieno di benzina, questo non è semplicemente sufficiente.

Di recente, il proprietario di una NIO ha rivelato che la NIO ES8, la cui autonomia dichiarata è di 355 chilometri, in realtà ha un'autonomia ad alta velocità di soli 178 km.

Dal momento che le auto elettriche hanno una durata delle batterie così scarsa, perché il Paese eroga ingenti sussidi per sostenerle?

La sicurezza energetica è un fattore importante nel sostegno della Cina allo sviluppo dell'industria dei veicoli a energia nuova.

il mio paese è seriamente a corto di risorse petrolifere e la maggior parte del suo petrolio deve essere importato. E il nostro Paese ha ormai un numero molto elevato di automobili. Si prevede che entro il 2021-2022 la Cina supererà gli Stati Uniti e diventerà il paese automobilistico più grande del mondo.

Se il mio Paese riuscisse a sostituire gradualmente i veicoli a benzina con veicoli esclusivamente elettrici, ridurrebbe significativamente il consumo di petrolio, riducendo di conseguenza le importazioni di greggio e garantendo la sicurezza energetica nazionale.

Infatti, non solo la Cina, ma anche il Giappone, la Corea del Sud e l'Europa hanno preso in considerazione la sicurezza energetica nello sviluppo di nuovi veicoli energetici.

Gli Stati Uniti stessi sono ricchi di risorse petrolifere ed esercitano una forte influenza sugli altri paesi produttori di petrolio. Sebbene gli Stati Uniti abbiano modelli di riferimento del settore come Tesla, il loro atteggiamento nei confronti dell'industria dei veicoli a nuova energia è molto più freddo rispetto a Cina, Europa, Giappone e Corea del Sud.

Lo sviluppo dell'industria automobilistica cinese è rimasto a lungo indietro rispetto a quello dei paesi stranieri. La joint venture cedette il mercato ma non ottenne in cambio tecnologia. Sebbene i marchi nazionali abbiano ottenuto alcuni risultati, questi non sono ancora sufficienti per recuperare terreno.

Come alternativa ai veicoli a combustibile, i nuovi veicoli energetici partono tutti dalla stessa linea di partenza, il che offre alla Cina l'opportunità di superare gli altri. Sia per il Paese che per le imprese, i veicoli a nuova energia rappresentano un'opportunità di recupero da non perdere.

Si è molto discusso se i veicoli alimentati da nuove energie siano rispettosi dell'ambiente.

La maggior parte dell'elettricità utilizzata per i veicoli elettrici in Cina proviene ancora dall'energia termica. I veicoli elettrici di per sé non producono inquinamento, ma semplicemente trasferiscono l'inquinamento originale dei gas di scarico delle automobili alla produzione di energia termica, il che nel complesso non è ecologico. Inoltre, se le batterie non vengono maneggiate con cura, causeranno ulteriore inquinamento.

Tuttavia, i veicoli elettrici trasformano l'inquinamento diffuso in emissioni concentrate. Sebbene questo approccio tratti solo i sintomi e non la causa principale, offre l'opportunità di affrontare l'inquinamento in modo centralizzato ed efficiente. Dopotutto, il costo per controllare l'inquinamento causato dalle centrali termoelettriche è molto inferiore a quello per risolvere il problema dell'inquinamento causato dai gas di scarico delle automobili.

Problemi delle auto elettriche

Si può affermare che la scarsa durata delle batterie rappresenti il ​​principale ostacolo allo sviluppo dei veicoli elettrici odierni. Il miglioramento della durata dei veicoli elettrici dipende dal miglioramento della densità energetica della batteria.

Tuttavia, è preoccupante quanto spazio ci sia per migliorare la densità energetica delle batterie. A giudicare dalla densità energetica delle attuali batterie, è molto difficile raggiungere i veicoli a carburante, per non parlare di superarli.

Le batterie non sono una tecnologia nuova. Le batterie chimiche ricaricabili furono inventate a metà del XIX secolo, più di 160 anni fa.

Il principio chimico delle batterie è ancora essenzialmente una reazione redox, che richiede ossidanti e riducenti. I veicoli a carburante hanno bisogno solo di essere caricati con carburante come agente riducente e possono utilizzare direttamente l'ossidante presente nell'aria: l'ossigeno. Le batterie non possono utilizzare l'ossigeno, quindi devono avere il loro ossidante.

Questo principio tecnico basilare stabilisce che la densità energetica delle batterie difficilmente può superare quella del carburante.

Inoltre, la reazione redox elettrochimica della batteria è molto meno intensa della reazione redox di combustione del carburante, il che limita ulteriormente la densità energetica della batteria.

Con l'attuale sistema elettrochimico, la densità energetica delle batterie ha un limite massimo teorico, e gli sforzi attuali si stanno solo avvicinando a questo limite. I vari limiti della tecnologia delle batterie fanno sì che in realtà sia difficile per i veicoli elettrici superare i veicoli a combustione interna in termini di autonomia.

C'è anche il problema della breve durata della batteria.

I principi chimici di base del processo di reazione elettrochimica stabiliscono che l'agente riducente non può essere completamente ridotto durante ogni ciclo. Dopo un certo numero di anni di utilizzo, è inevitabile che le prestazioni della batteria diminuiscano.

Il processo di reazione elettrochimica è notevolmente influenzato dalla temperatura: temperature basse ne riducono notevolmente l'efficienza. Di conseguenza, le prestazioni dei veicoli elettrici diminuiranno notevolmente in inverno. Migliorare i materiali e i processi può migliorare questo fenomeno, ma non potrà mai risolverlo radicalmente.

Sebbene i veicoli elettrici presentino il vantaggio di far risparmiare energia quando si guida a bassa velocità e con frequenti partenze e fermate, la loro autonomia si riduce ulteriormente quando si guida ad alta velocità. Il punto debole dei veicoli elettrici è la durata della batteria alle alte velocità. Questo non vale solo per i veicoli elettrici domestici: anche Tesla non è riuscita a risolvere questo problema.

Come risolvere il problema della resistenza?

Poiché le batterie non possono sostituire sostanzialmente il carburante per motivi quali la densità energetica, la combinazione di batterie e carburante è una buona scelta.

La tecnologia ibrida unisce i vantaggi dei veicoli esclusivamente elettrici e di quelli dei veicoli a carburante. Non è necessario che la capacità della batteria sia elevata, il che può ridurre efficacemente il consumo di risorse petrolifere, eliminando al contempo le preoccupazioni relative all'autonomia di crociera.

In Europa e in Giappone, i veicoli ibridi plug-in prevalgono tra i veicoli alimentati da nuove energie. Negli Stati Uniti, la quota di veicoli esclusivamente elettrici e ibridi plug-in è relativamente equilibrata.

A differenza di altri Paesi, la quota di autovetture esclusivamente elettriche nel parco autovetture cinese a nuova energia supera l'80%.

Nel 2017, le vendite totali di veicoli a nuova energia nel mio Paese hanno raggiunto le 777.000 unità, di cui 652.000 puramente elettriche e 125.000 ibride plug-in.

Anche se in futuro la tecnologia dei veicoli elettrici sarà pienamente sviluppata, i veicoli elettrici non saranno ancora in grado di affrontare molti scenari. Ad esempio, nelle zone più fredde, dove le infrastrutture sono molto arretrate e c'è una grave carenza di stazioni di ricarica. I veicoli elettrici e quelli a carburante possono soddisfare meglio la domanda del mercato svolgendo i rispettivi ruoli negli scenari in cui eccellono.

Il sostegno politico della Cina è maggiormente orientato verso i veicoli elettrici, in linea con la tendenza di sviluppo a lungo termine. Tuttavia, nel breve termine, è più sicuro non rinunciare al sostegno politico ai veicoli ibridi. Elettricità e carburante non sono completamente opposti. Combinandoli con motori a combustione interna è possibile sfruttare meglio i vantaggi dell'energia elettrica.

Tuttavia, l'ibrido è in definitiva una forma di transizione.

L'elevata percentuale di veicoli elettrici che sostituiscono i veicoli a benzina richiede il miglioramento di varie strutture e tecnologie di supporto.

Il primo è la costruzione di varie infrastrutture di ricarica. La principale lamentela sulle auto elettriche, oltre alla durata della batteria, è la mancanza di stazioni di ricarica.

In quanto tipo di infrastruttura, il miglioramento delle apparecchiature di ricarica non può basarsi esclusivamente sugli sforzi delle aziende collegate. La costruzione di tali infrastrutture non può essere realizzata dall'oggi al domani, ma richiede una pianificazione e una costruzione a lungo termine a livello nazionale. Il governo dovrebbe intervenire tempestivamente nelle aree con vasti territori, scarsa popolazione, scarsi profitti e dove il capitale è restio a entrare in contatto.

La ricarica dei veicoli elettrici non riguarda solo stazioni di ricarica e colonnine di ricarica, ma pone anche nuove sfide alla rete elettrica nazionale. L'uso su larga scala dei veicoli elettrici eserciterà inevitabilmente una forte pressione sulla rete elettrica. Anche il progresso della rete elettrica nazionale costituisce una base importante per lo sviluppo dei veicoli elettrici.

La costruzione di impianti di ricarica e l'ammodernamento delle reti elettriche richiedono sforzi a lungo termine, il che implica anche che i veicoli elettrici non potranno sostituire rapidamente i veicoli a benzina.

Quando la ricarica diventerà comoda quanto il rifornimento, l’ansia delle persone riguardo all’autonomia dei veicoli elettrici diminuirà e la domanda di mercato per i veicoli elettrici verrà liberata in modo naturale.

Anche le batterie dei telefoni cellulari presentano problemi di bassa densità energetica e breve durata. I produttori di telefoni cellulari hanno adottato una strategia indiretta per salvare il Paese, utilizzando la tecnologia di ricarica rapida, "prolungando" indirettamente la durata della batteria dei telefoni cellulari. Se i veicoli elettrici potessero essere ricaricati più velocemente, si ridurrebbe di fatto l'ansia relativa alla durata della batteria.

Rispetto ai veicoli a carburante, il cui rifornimento avviene in pochi minuti, la ricarica dei veicoli elettrici è molto problematica. La ricarica lenta richiede più di sei ore, mentre quella rapida circa 40 minuti.

Attualmente, alcuni produttori sostengono che la loro ricarica rapida può caricare completamente l'80% della batteria in poco più di dieci minuti. Sembra che il problema della velocità di ricarica sia stato risolto.

Ma la velocità di ricarica non è l'unico indicatore. Un'enfasi unilaterale sulla velocità di ricarica ridurrà la durata della batteria, la comprometterà e persino creerà rischi per la sicurezza.

Anche i progressi nella tecnologia di ricarica incidono sulla possibilità che i veicoli elettrici diventino più popolari.

Infatti, che si tratti di un telefono cellulare o di un'auto, l'uso intensivo della ricarica rapida avrà un impatto negativo sulla batteria. Tuttavia, le batterie dei cellulari sono economiche e i cellulari vengono aggiornati molto rapidamente, quindi questo tipo di danno può essere tollerato.

Tuttavia, le automobili hanno in genere una durata utile di circa dieci anni e le batterie sono molto costose. L'uso intensivo della ricarica rapida non è adatto ai veicoli elettrici.

Poiché la ricarica è troppo lenta, alcune aziende hanno iniziato a scommettere sulla tecnologia di sostituzione delle batterie. Tesla ci provò in precedenza, ma rinunciò a causa del costo elevato. Attualmente, sia la BAIC che la NIO in Cina insistono nel provare questa strada tecnica.

Tuttavia, le prospettive per questa tecnologia non sono ottimistiche.

Il motivo è che la sostituzione delle batterie richiede specifiche uniformi. Gli indicatori tecnici delle batterie rappresentano la parte più critica e fondamentale dei veicoli esclusivamente elettrici. Coinvolgono gli interessi fondamentali di ogni casa automobilistica e sono difficili da unificare.

Inoltre, se le batterie fossero sviluppate e prodotte da un'unica azienda monopolista, la concorrenza sul mercato verrebbe eliminata. La parte più critica e fondamentale dei veicoli puramente elettrici ha perso la forza trainante del progresso tecnologico.

Per una singola impresa, il costo di costruzione di un solo sistema di stazioni di sostituzione delle batterie è troppo elevato per essere accettabile.

In realtà, anche la standardizzazione delle specifiche delle batterie all'interno di un'azienda automobilistica ha un costo. Ad esempio, essendo un modello di fascia alta, il NIO ES8 dovrebbe essere dotato di una batteria con una densità energetica più elevata. Tuttavia, per implementare in futuro una sostituzione unificata delle batterie, sarà possibile prendere in considerazione solo modelli di fascia bassa e utilizzare batterie a bassa densità, con conseguente durata della batteria notevolmente inferiore.

Non è possibile affermare ora che il modello di sostituzione delle batterie non abbia futuro.

Ma una cosa è certa: la promozione su larga scala del modello di sostituzione delle batterie è inscindibile dalla pianificazione unificata del Paese; e per garantire che la concorrenza di mercato promuova lo sviluppo tecnologico, è necessario attendere che la tecnologia dei veicoli elettrici sia sufficientemente matura.

L'elettrificazione è ancora il futuro dell'industria automobilistica

Sebbene i veicoli elettrici incontrino numerosi ostacoli nel loro sviluppo, l'elettrificazione resta il futuro dell'industria automobilistica.

Ciò non è dovuto solo ai vari vantaggi dei veicoli elettrici rispetto ai veicoli a carburante, come l'avviamento rapido, il basso rumore di guida e l'assenza di emissioni di scarico; Ma cosa ancora più importante, i veicoli elettrici sono in linea con il futuro dell'industria automobilistica.

Non c'è dubbio che la tendenza all'intelligenza automobilistica sia inarrestabile. A differenza dei nuovi veicoli energetici, che sono semplicemente dei miglioramenti del sistema di alimentazione dei veicoli a combustibile, i veicoli intelligenti rappresentano una trasformazione completa e approfondita dei tradizionali veicoli meccanici.

Lo sviluppo dell'intelligenza automobilistica implica che il grado di elettrificazione delle automobili diventerà sempre più elevato. I veicoli a carburante non sono molto rispettosi delle apparecchiature elettroniche.

La potenza erogata dai veicoli a carburante rilascerà una grande quantità di calore e onde di vibrazione, che hanno un impatto notevole sui componenti elettronici e sui semiconduttori. Allo stesso tempo, l'energia elettrica utilizzata nei veicoli a carburante deve essere convertita secondariamente attraverso l'energia cinetica, il che non solo provoca una perdita di energia, ma determina anche fluttuazioni nella trasmissione di potenza, il che non favorisce un ambiente di lavoro stabile per i componenti elettronici.

Con la crescente elettronicazione e intelligenza delle automobili, nel mercato dei ricambi automobilistici i guasti delle unità elettroniche dei veicoli a carburante hanno sostituito i guasti meccanici come tipo di guasto più comune.

I veicoli puramente elettrici sono i migliori vettori dell'intelligenza automobilistica.

La batteria è dotata di un sistema di raffreddamento indipendente; il motore elettrico è molto meglio del motore a combustione interna in termini di equilibrio. Inoltre, la batteria è alimentata direttamente, quindi non vi è alcun problema di trasmissione instabile della potenza. La buona compatibilità dei veicoli puramente elettrici con le applicazioni intelligenti garantisce loro un futuro luminoso.

Se in futuro i veicoli a benzina saranno sostituiti da veicoli elettrici, non sarà perché le loro prestazioni meccaniche saranno inferiori a quelle dei veicoli elettrici, ma perché saranno costretti a scomparire dal mercato a causa dell'evoluzione dell'intelligenza.

I motori elettrici sono inoltre più adatti alla guida autonoma. La parte di controllo della guida autonoma richiede l'elettrificazione dei componenti correlati. Da questo punto di vista, i veicoli alimentati esclusivamente a batteria presentano vantaggi intrinseci. Il motore ha una velocità di risposta estremamente rapida e il segnale elettrico può essere convertito direttamente in segnale meccanico, facilitando il controllo della struttura meccanica da parte della ECU (computer di bordo).

La tecnologia di guida autonoma è difficile da implementare e richiede requisiti di sicurezza molto elevati. La facilità di controllo del motore può ridurre la difficoltà della tecnologia di guida autonoma e garantire inoltre una maggiore sicurezza.

Sebbene alcuni veicoli a carburante siano già dotati di funzioni di guida parzialmente autonoma, la stragrande maggioranza della ricerca e dello sviluppo della tecnologia di guida autonoma è attualmente abbinata ai veicoli elettrici. Veicoli elettrici e guida autonoma, due tecnologie che rappresentano il futuro, sono naturalmente integrate tra loro.

A giudicare dall'andamento del car sharing, anche i veicoli elettrici hanno maggiori prospettive di sviluppo rispetto ai veicoli a carburante.

Nel settore dei taxi tradizionali, i costi di manodopera degli autisti possono raggiungere il 50% - 70% dei costi totali. Gli elevati costi della manodopera hanno costretto le aziende di servizi di trasporto online come Uber e Didi Chuxing a intensificare l'impiego di servizi di taxi senza conducente.

Considerati gli elevati costi della manodopera, il car sharing deve essere abbinato alla guida autonoma. Anche se la guida senza conducente non è possibile, tecnologie come il ritiro e il parcheggio automatici possono ridurre significativamente i costi operativi.

Per le flotte di auto condivise e le compagnie di taxi, poiché sono gestite in modo unificato e la maggior parte del trasporto avviene su brevi distanze all'interno della città, l'autonomia dei veicoli elettrici non è più un problema. I veicoli elettrici presentano vantaggi in termini di costi rispetto ai veicoli a carburante in termini di cura e manutenzione dell'auto; inoltre, l'elettricità è più economica del carburante.

Nella situazione attuale, non è realistico che i veicoli elettrici possano sostituire in modo significativo i veicoli a carburante nel breve termine.

L'arrivo della svolta nel mercato dei veicoli elettrici dipenderà dal miglioramento delle prestazioni apportato dalle innovazioni tecnologiche, nonché dal miglioramento delle strutture e delle tecnologie di supporto. Ci sono voluti più di cento anni perché i veicoli a carburante raggiungessero il livello odierno. Anche lo sviluppo dei veicoli elettrici richiede tempo.

È prevedibile che nel breve termine i veicoli elettrici diventeranno la principale integrazione del mercato automobilistico, rappresentando una quota elevata in scenari quali seconde auto, auto utilizzate all'interno dei campus, trasporto condiviso e pendolarismo urbano.

Attualmente la quota di mercato dei veicoli elettrici è ancora molto bassa. Anche se sostituissero il 20% dei veicoli tradizionali, si tratterebbe comunque di un mercato enorme.

I veicoli elettrici sono profondamente integrati nel futuro dell'industria automobilistica. Dovremmo prestare sufficiente attenzione, ma non dovremmo farlo con fretta.

Vincitore del Qingyun Plan di Toutiao e del Bai+ Plan di Baijiahao, del Baidu Digital Author of the Year 2019, del Baijiahao's Most Popular Author in the Technology Field, del Sogou Technology and Culture Author 2019 e del Baijiahao Quarterly Influential Creator 2021, ha vinto numerosi premi, tra cui il Sohu Best Industry Media Person 2013, il China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, il Guangmang Experience Award 2015, il China New Media Entrepreneurship Competition Finals 2015 e il Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.