Auto elettriche a energia solare: a che punto siamo?

La transizione ecologica investe anche il settore dell’automotive che, oggi, guarda all’energia solare per ridurre le emissioni di gas serra nel settore dei trasporti e promuovere il ricorso a una fonte di energia pulita e rinnovabile che può fare la differenza in termini ambientali ed economici. Le auto elettriche a energia solare sono una delle soluzioni che si stanno affermando negli ultimi anni, ma la strada da percorrere è ancora lunga.

Come funziona l’auto ad energia solare?

C’è stato un tempo in cui gli uomini e le donne si spostavano a bordo di calessi trainati da cavalli e non immaginavano che un giorno avremmo potuto coprire le stesse distanze a bordo di veicoli a quattro ruote. Mezzi che hanno indubbiamente semplificato le nostre vite ma che con il passare degli anni si sono rivelati particolarmente dannosi per l’ambiente a causa dell’emissione di gas nell’atmosfera.

Se in passato la sfida era sviluppare soluzioni che permettessero alle persone di spostarsi con più facilità e in tempi più o meno rapidi, nel presente la sfida è farlo senza compromettere la salute del Pianeta e, quindi, anche la nostra. È qui che entra in gioco l’auto ad energia solare che ci proietta verso un futuro più sostenibile, riducendo la nostra dipendenza dai combustibili fossili.

Quando si parla di auto solare elettrica si fa riferimento a un veicolo a trazione elettrica che trae energia da pannelli solari installati su tutta la superficie della carrozzeria. In altre parole, l’auto ad energia solare è interamente ricoperta di pannelli solari fotovoltaici che coprono direttamente le parti esposte al sole, quindi il tetto, il cofano anteriore e quello posteriore, e producono energia elettrica mediante la radiazione solare sia quando il veicolo è in movimento, sia quando è il mezzo è parcheggiato.

Quali sono i vantaggi dei veicoli ad energia solare?

Per meglio comprendere qual è il contributo che il fotovoltaico può dare al settore dei trasporti, è utile partire prima di tutto dalle differenze tra l’energia solare e gli altri tipi di alimentazione così da identificare i vantaggi dell’uso del solare.

L’energia solare è una fonte di energia pulita e rinnovabile, cioè non richiede il rilascio di sostanze inquinanti nell’ambiente e non risente dell’esaurimento delle risorse naturali. Si tratta di una forma primaria di energia, proveniente direttamente dalla natura, e può essere utilizzata per alimentare veicoli elettrici senza la necessità di motori a combustione. Come? Le batterie sono alimentate da sottili moduli solari integrati nel design dell’auto e capaci di ricaricare il mezzo senza il tradizionale collegamento a una fonte di energia esterna.

Queste auto convertono quindi l’energia solare in energia elettrica e non necessitano di un vettore energetico che incorpori l’energia primaria per consentire al veicolo di muoversi, come avviene, ad esempio, per le auto a idrogeno. Ciò significa che l’energia consumata è interamente generata dal sole, eliminando tutte le emissioni di gas nocivi e rendendo questi mezzi una valida alternativa ai classici veicoli con motore a combustione.

Va inoltre aggiunto che la possibilità di sfruttare direttamente l’energia solare per ricaricare le batterie al litio, grazie ai pannelli installati sulla carrozzeria, rende queste vetture una soluzione ancora più ecologica rispetto ai veicoli ricaricabili, come le auto elettriche e le auto ibride plug-in, la cui autonomia può essere ripristinata solo tramite una presa elettrica collegata alla rete domestica o a una colonnina di ricarica pubblica. Ciò significa che questa tecnologia potrebbe rappresentare anche una soluzione al problema dell’autonomia delle auto elettriche, che oggi è una delle principali limitazioni alla diffusione dei veicoli BEV.

È chiaro, quindi, che i veicoli a energia solare offrono un grande potenziale in termini di mobilità sostenibile e rappresentano una valida alternativa all’attuale sistema di trasporto che sfrutta veicoli endotermici con motore a combustione. In aggiunta, i veicoli ad energia solare presentano un basso livello di rumorosità rispetto ai mezzi dotati di motori a combustione, sono più efficienti, poiché hanno meno parti mobili che possono usurarsi nel tempo, e hanno costi di manutenzione inferiori a differenza delle auto con motori a combustione che richiedono un cambio regolare dell’olio e altri interventi.

Il veicolo a energia solare è indubbiamente una soluzione interessante per la transizione verde, ma probabilmente c’è una domanda che continua a stuzzicare la tua curiosità: come funziona l’auto a energia solare di notte, dopo che il sole è tramontato? La risposta è semplice: in assenza di luce solare diretta, questi veicoli utilizzano l’energia raccolta e immagazzinata nella batteria durante il giorno. In questo modo, l’auto può può essere utilizzata anche di notte o in condizioni di scarsa illuminazione.

I contro dell’auto a energia solare

Se è vero le auto alimentate ad energia solare rappresentano una delle migliori soluzioni per limitare l’impatto dei trasporti sull’ambiente a favore della sostenibilità, è altrettanto vero che questi veicoli presentano alcuni limiti che rendono difficile il loro uso diffuso.

In un video pubblicato nel giugno del 2021 sul canale YouTube EngineeringExplained, intitolato Why Don’t Solar Powered Cars Exist?, l’ingegnere meccanico Jason Fenske ha spiegato perché, nonostante i 173 trilioni di kilowatt di potenza che colpiscono la Terra ogni ora, le auto a energia solare sono ancora lontane dal diventare una realtà del mercato automobilistico e per farlo ha utilizzato come esempio la Tesla Model 3.

Dall’analisi di Fenske emerge che se il tetto del veicolo, progettato dall’aziende di Elon Musk, fosse dotato di moduli solari, realisticamente produrrebbe solo circa 1,5 kilowatt di potenza e potrebbe guidare a una velocità massima di appena 20 km/h. L’auto per ricaricarsi completamente, a patto che venga parcheggiata in un’area che assicura massima esposizione al sole, impiegherebbe circa 8,3 giorni, ovvero 200 ore.

Le difficoltà sono legate a due diversi aspetti collegati tra loro: da un lato, c’è il problema che solo una parte dell’energia solare arriva sulla superficie terrestre, mentre la restante viene riflessa o assorbita dall’atmosfera, dall’altro la perdita di efficenza energetica è relativa al funzionamento delle celle solari.

Infatti, nonostante l’efficienza dei pannelli solari sia notevolmente migliorata nel corso degli anni, passando da una conversione media di circa il 15% della luce solare in energia utilizzabile a circa il 20%, sono ancora molti i fattori che influenzano le prestazioni delle celle fotovoltaiche. L’intensità del sole prima di tutto, a cui si aggiungono la copertura delle nuvole, la quantità di luce riflessa dalla superficie della cella e l’accumulo di calore, che condiziona la conduttività dei semiconduttori nelle celle fotovoltaiche.

Non va poi dimenticato che il design, l’orientamento dei pannelli solari, i materiali con cui sono costruiti e la sensibilità dei semiconduttori alle alte temperature, sono altri elementi da cui dipende l’efficienza dei pannelli solari.

Qual è l’autonomia di un veicolo alimentato ad energia solare?

È facile pensare che i prototipi di veicoli solari autosufficienti siano un’invenzione recente, ma la verità è che i primi tentativi risalgono addirittura al 1955. È stata la General Motors a inventare il primo modellino di auto solare, battezzato Sunmobile e presentato al Motor Show di Chicago, un esemplare grande circa 40 cm, costruito in legno di balsa e dotato di 12 piccoli pannelli solari su tutta la parte superiore della carrozzeria, che convertivano in energia elettrica la luce, sia del sole sia di una lampadina. Da allora i progressi compiuti nel fotovoltaico e nella tecnologia delle batterie hanno permesso di creare automobili ad energia solare in grado di percorrere lunghe distanze.

Ecco alcuni esempi che mostrano i progressi compiuti nel settore dei veicoli solari:

• Sion: è l’auto di Sono Motors con 248 celle solari integrate nella carrozzeria e un accumulatore da 54 kWh in grado di garantire fino a 305 km;
• Aptera: è l’auto con tre ruote, due davanti e una dietro, di Aptera Motors, ricoperta da 80 celle fotovoltaiche e in grado, in condizioni ottimali, di assicurare fino a 60 km di autonomia senza mai ricaricare;
• Sonata: è la macchina della Hyundai, dotata di un impianto fotovoltaico installato sul tetto che, a fronte di un’esposizione ai raggi solari di 6 ore al giorno, consente di percorrere 1.300 km all’anno;
• Lightyear One: grazie alla presenza di pannelli solari sulla carrozzeria – tetto e cofano – è in grado di garantire un’autonomia di 725 km e un’efficienza energetica tre volte superiore alle auto elettriche attualmente sul mercato. Si tratta della prima auto a energia solare a lungo raggio. 

Quali sono i costi delle auto a energia solare?

L’auto ad energia solare è una tecnologia sperimentale e questo significa che i prezzi sono ancora molto elevati. Basti pensare che la Lightyear 0, realizzata dalla startup olandese Lightyear, ha un costo di 250 mila euro e la produzione è stata limitata ad appena 946 esemplari.

Tuttavia, l’azienda intende lanciare sul mercato un modello molto più accessibile e che sarà prodotto in grandi numeri. Il prezzo della vettura, nota con il nome di Lightyear Two, dovrebbe aggirarsi intorno ai 40 mila euro e l’inizio della produzione è prevista tra la fine del 2024 e l’inizio del 2025.

Auto a energia solare in Italia: qual è la situazione?

L’auto a energia solare sta per arrivare anche in Italia. Arval, azienda europea di noleggio a lungo termine di veicoli multimarca, ha infatti preordinato 10.000 unità di Lightyear 2, il nuovo modello di Lightyear che sfrutterà tutte le tecnologie sviluppate per l’attuale Lightyear 0.

Grazie a un tetto e a un cofano ricoperti da pannelli solari sarà possibile aumentare l’autonomia del veicolo che potrà assicurare una percorrenza di oltre 800 km. Complessivamente, Lightyear 2 necessita di una ricarica tre volte inferiore rispetto a un veicolo elettrico convenzionale, mentre le emissioni di CO2 sono cinque volte inferiori a quella di una normale auto elettrica.