Ricarica rapida per auto elettriche: perché la potenza massima di ricarica rapida dichiarata dai costruttori non racconta tutta la storia

Fino a non molto tempo fa, nel valutare un’auto elettrica si guardava quasi esclusivamente la sua autonomia: più chilometri dichiarava, meglio sembrava preparata per viaggiare. Ma la realtà è che, quando si percorrono lunghe distanze, tanto importante quanto l’energia che sta nella batteria è la rapidità con cui può recuperarla durante una sosta. È qui che entra in gioco la ricarica rapida in corrente continua, capace di aggiungere centinaia di chilometri di autonomia mentre prendiamo un caffè o riposiamo qualche minuto.

Il problema è che la potenza massima di ricarica in corrente continua dichiarata dal costruttore, la cosiddetta “ricarica rapida”, da sola non spiega come si ricarica un’auto. Un modello che raggiunge un picco di potenza di ricarica di 250 kW non sempre impiega meno tempo a ricaricare la batteria rispetto a un altro limitato a 200 kW. Tutto dipende da quanto a lungo mantiene quella potenza, dalle dimensioni della batteria, dalla sua temperatura, dallo stato di carica con cui si collega e dall’energia che il veicolo consuma per percorrere ogni chilometro.

Per questo, per sapere quale auto elettrica viaggia meglio, bisogna guardare ben oltre la cifra grande che compare nella scheda tecnica.

Che cos’è esattamente la ricarica rapida?

La batteria di un’auto elettrica immagazzina energia in corrente continua. Quando ricarichiamo a casa o in un punto in corrente alternata, l’elettricità deve passare per il caricatore di bordo del veicolo, che la trasforma in corrente continua prima di inviarla alla batteria. In una colonnina rapida questa conversione avviene fuori dall’auto. La colonnina fornisce direttamente corrente continua alla batteria, evitando la limitazione di potenza del caricatore di bordo.

Per questo uno stesso veicolo può accettare, per esempio, 11 kW in corrente alternata e 150, 250 o anche più di 300 kW in corrente continua. Conviene distinguere due unità che spesso si confondono:

• I kilowatt —kW— indicano potenza, cioè la velocità istantanea a cui si sta caricando.
• I kilowattora —kWh— indicano energia, cioè la quantità che la batteria può immagazzinare o che è stata incorporata durante la ricarica.

Questo è importante, perché una batteria da 100 kWh utili non si carica necessariamente in un’ora da una colonnina da 100 kW. Questa semplice divisione funzionerebbe solo se l’auto ricevesse 100 kW costanti dall’inizio alla fine, cosa che in pratica non accade a causa della curva di ricarica e delle perdite del processo. Il tempo reale di ricarica dipende dallo stato iniziale della batteria, dalla sua capacità, dalla potenza che il veicolo può accettare e da quella che la stazione è in grado di erogare.

Che differenza c’è tra una piattaforma a 400 e una a 800 volt?

La maggior parte delle prime auto elettriche moderne utilizzava sistemi da circa 400 volt. Questa architettura è ancora diffusa e permette di raggiungere potenze di ricarica elevate, quindi non va considerata una tecnologia obsoleta. Tuttavia, sempre più costruttori ricorrono a sistemi a 800 volt per i loro modelli di maggiori prestazioni.

La potenza elettrica risponde, in modo semplificato, alla moltiplicazione della tensione per l’intensità: Potenza = tensione × intensità. Per erogare 200 kW con un sistema a 400 volt servono teoricamente circa 500 ampere. Con 800 volt, la stessa potenza può essere raggiunta utilizzando circa la metà dell’intensità.

I vantaggi? Ridurre la corrente diminuisce le perdite per resistenza e la generazione di calore in cavi, connettori e componenti elettronici. Permette inoltre di utilizzare conduttori più leggeri o di aumentare la potenza senza far salire l’intensità. In condizioni adeguate, un’architettura a 800 volt facilita il raggiungimento e il mantenimento di potenze molto elevate. Ad esempio, la smart 5 può arrivare a 400 kW e passare dal 10 all’80% in 18 minuti con la sua batteria da 100 kWh.

Attenzione, però: questo non significa che qualsiasi auto a 800 volt si ricarichi sempre meglio di una con tecnologia a 400 volt.

Avere 800 volt non garantisce una buona ricarica rapida

L’architettura elettrica è solo una parte dell’insieme. Influiscono anche la chimica e il design delle celle, la loro capacità di accettare corrente, il sistema di raffreddamento, la programmazione del gestore elettronico della batteria e la potenza del caricatore. Esistono auto a 400 volt con curve di ricarica molto competitive e veicoli a 800 volt che non sfruttano pienamente il potenziale teorico di quell’architettura.

Bisogna inoltre verificare cosa succede quando un’auto a 800 volt si collega a una stazione la cui tensione di uscita è inferiore. Alcuni veicoli integrano un convertitore elevatore che adatta la tensione; altri utilizzano determinati componenti del sistema di propulsione per svolgere questa funzione. La potenza disponibile in queste condizioni può essere inferiore a quella ottenuta con un caricatore compatibile con 800 volt.

Nei sistemi più recenti si stanno inoltre sviluppando batterie in grado di modificare internamente la propria configurazione per caricare in modo efficiente sia su colonnine da 400 sia da 800 volt, come la tecnologia bank charging debuttata su Audi nella Q6 e-tron, che divide la batteria a 800 volt in due batterie parziali di pari tensione per caricare in parallelo senza bisogno di un convertitore di tensione aggiuntivo. L’obiettivo è che il conducente possa sfruttare una rete eterogenea senza subire una penalizzazione importante. Pertanto, la tensione permette di intuire il potenziale del veicolo, ma non sostituisce il dato davvero utile: quanto tempo impiega a recuperare energia in condizioni reali. Ed è su questo che bisogna concentrarsi.

Che cos’è la curva di ricarica?

Quando un costruttore annuncia che un’auto si ricarica a 250 kW sta indicando la potenza massima che può raggiungere in condizioni specifiche. Non significa che riceva 250 kW per tutta la sessione. Quel picco può mantenersi per diversi minuti, comparire solo per brevi istanti o addirittura non essere raggiunto se la batteria non si trova nello stato adeguato.

Immaginiamo due auto: la prima raggiunge 250 kW, ma riduce rapidamente la potenza fino a scendere sotto i 150 kW; la seconda ha un massimo di 200 kW, ma si mantiene vicina a quella cifra per una parte molto più lunga del processo. Anche se la prima dichiara una potenza superiore, la seconda potrebbe concludere prima la ricarica dal 10 all’80%. Per questo sono molto più rappresentativi il tempo totale impiegato in quell’intervallo e la potenza media di ricarica rispetto al picco massimo.

La curva di ricarica rappresenta l’evoluzione della potenza che la batteria accetta man mano che aumenta il suo stato di carica o SOC, dalle sigle inglesi State of Charge. Di norma, un’auto collegata con poca batteria inizia a caricarsi a una potenza moderata, raggiunge il massimo una volta stabilizzata la temperatura e mantiene una zona più o meno ampia di potenza elevata. Poi inizia a ridurla progressivamente. La forma esatta varia molto tra i veicoli. Alcune curve presentano un plateau stabile; altre hanno dei gradini; e in alcuni modelli la potenza scende quasi in modo continuo dal picco iniziale.

La batteria può accettare più energia quando le sue celle sono relativamente scariche. Man mano che si avvicinano alla tensione massima, il sistema deve ridurre la corrente per controllare la temperatura, evitare danni e bilanciare il livello di carica tra le diverse celle.

In molti veicoli, la zona di ricarica più rapida si trova approssimativamente tra il 10 e il 60%. Da lì in poi la potenza inizia a diminuire e intorno all’80% il rallentamento diventa molto più evidente. Per questo molti costruttori usano l’80% come riferimento per riprendere il viaggio durante la sosta, perché oltre quel livello il processo perde velocità in modo considerevole. Questo spiega perché i costruttori tendono a dichiarare il tempo dal 10 all’80% e non quello necessario per completare una ricarica dallo 0 al 100%.

Perché l’auto non si ricarica sempre alla sua potenza massima?

Il veicolo e il caricatore negoziano continuamente la tensione e la corrente che la batteria può ricevere. L’auto richiede la potenza che considera sicura in ogni momento e la colonnina eroga la massima possibile entro i propri limiti. Tra i fattori che intervengono spiccano i seguenti.

• Lo stato di carica: Una batteria al 10% di solito può accettare molta più potenza di una situata all’80 o al 90%. Più si avvicina al pieno, più lentamente deve procedere il processo. È simile a riempire un recipiente senza farlo traboccare: all’inizio si può aprire molto il rubinetto, ma quando è quasi pieno bisogna ridurre il flusso.
• La temperatura della batteria: Le batterie agli ioni di litio hanno una finestra termica in cui accettano meglio la ricarica rapida. Se sono troppo fredde, aumenta la loro resistenza interna e il sistema limita la corrente per evitare fenomeni dannosi come la deposizione di litio metallico sull’anodo. Se sono troppo calde, anche la potenza viene ridotta per proteggere le celle ed evitare un degrado accelerato.
• Il precondizionamento: Le auto meglio preparate per viaggiare possono riscaldare o raffreddare la batteria prima di arrivare alla colonnina. In molti casi basta selezionare una stazione rapida come destinazione nel navigatore integrato. Il veicolo calcola quando deve iniziare il condizionamento per raggiungere la temperatura ottimale nel momento in cui si collega. Questa funzione è particolarmente importante in inverno. Un’auto capace di arrivare a 250 kW può restare molto lontana da quella cifra se si collega dopo aver trascorso la notte a bassa temperatura e senza precondizionamento. Non tutti i modelli lo attivano allo stesso modo. Alcuni lo fanno automaticamente quando si inserisce il caricatore nel navigatore; altri permettono di attivarlo manualmente; e in certe auto non è disponibile. Conviene verificarlo prima dell’acquisto.
• La capacità e la chimica della batteria: Una batteria grande può assorbire più energia nello stesso intervallo percentuale di una piccola. Passare dal 10 all’80% su una batteria utile da 100 kWh significa introdurre circa 70 kWh; su una da 60 kWh, circa 42 kWh. Per questo non basta confrontare i tempi senza considerare la capacità. Due auto possono impiegare 20 minuti, ma la prima avrà incorporato molti più chilometri potenziali. Anche la chimica conta. Le batterie NMC e LFP presentano caratteristiche diverse in densità energetica, risposta termica, longevità e potenza ammissibile. Ma non si può affermare in generale che una chimica ricarichi sempre meglio di un’altra: dipende dal design specifico delle celle e dal sistema completo.
• I limiti del caricatore: Una colonnina da 350 kW non garantisce che l’auto riceva quella potenza. Può essere limitata dalla sua tensione massima, dalla corrente che il cavo ammette o dalla potenza totale disponibile nell’impianto. Alcune stazioni condividono la potenza tra due o più connettori. Se arriva un altro veicolo, l’energia disponibile per ciascuno può diminuire. I caricatori hanno anche sistemi di protezione termica. Nelle giornate molto calde o dopo diverse sessioni consecutive ad alta potenza, la colonnina può ridurre temporaneamente la corrente per evitare il surriscaldamento. Logicamente, la velocità finale è sempre limitata dall’elemento più lento: un’auto che accetta 250 kW si caricherà al massimo a 100 kW se si collega a una colonnina da 100 kW.

Cosa conviene guardare quando si acquista un’elettrica per viaggiare

La potenza massima di ricarica resta un dato rilevante, ma va analizzata insieme ad altri parametri.

• Il tempo reale dal 10 all’80%: È il riferimento più semplice per confrontare le auto. Meglio ancora se proviene da prove indipendenti eseguite a temperature diverse e non solo dal dato omologato dal costruttore.
• La potenza media di ricarica: Permette di sapere se il picco si mantiene o è puramente testimoniale. Si ottiene dividendo l’energia aggiunta per il tempo impiegato. Ad esempio, se un’auto incorpora 56 kWh in 20 minuti, la sua media in quell’intervallo sarà stata di circa 168 kW, anche se in qualche momento potrebbe aver raggiunto i 250 kW.
• L’autonomia recuperata al minuto: Per viaggiare, questo dato può essere più utile dei kW. Un’auto molto efficiente che consuma 17 kWh/100 km sfrutterà meglio ogni kilowattora aggiunto di un SUV che ne richiede 25 kWh/100 km. Anche se il secondo si carica a più potenza, potrebbe recuperare chilometri a una velocità simile o persino inferiore. Per questo ricarica rapida ed efficienza vanno analizzate insieme.
• Il consumo reale in autostrada: L’autonomia WLTP combina diversi scenari e non rappresenta necessariamente ciò che accadrà viaggiando a 120 km/h. Per pianificare i viaggi è utile conoscere l’autonomia reale in autostrada, soprattutto in inverno. Un’auto può dichiarare 600 km WLTP e richiedere soste prima di un’altra con 520 km se la sua aerodinamica o il suo consumo ad alta velocità sono peggiori.
• La presenza del precondizionamento: Deve essere automatico, semplice da attivare e compatibile con il database dei caricatori del navigatore. È utile anche la possibilità di attivazione manuale, perché permette di preparare la batteria quando si usa un’applicazione esterna per pianificare il viaggio.
• Il pianificatore di percorso: Un buon pianificatore calcola dove fermarsi, con quale percentuale si arriverà, quanto tempo occorre per caricare e con quale livello si raggiungerà la sosta successiva o la destinazione. I sistemi più avanzati tengono conto anche della potenza, della disponibilità e dell’operatore delle colonnine, oltre ad adattare il percorso se il consumo cambia durante il tragitto.
• Le prestazioni con ricariche consecutive: In un viaggio lungo può essere necessario effettuare più ricariche rapide nella stessa giornata. Un sistema termico insufficiente può far sì che la seconda o la terza sessione sia più lenta a causa del riscaldamento accumulato della batteria.
• La compatibilità con l’infrastruttura: Conviene anche verificare la tensione massima che l’auto ammette, il suo comportamento con i caricatori a 400 volt, il tipo di connettore e se offre Plug & Charge, una funzione che identifica automaticamente il veicolo e gestisce il pagamento senza applicazioni né carte aggiuntive.

Conviene arrivare alla colonnina con poca batteria?

In generale, sì, perché un’auto di solito si carica più velocemente quando arriva con un livello basso, purché la batteria sia alla temperatura adeguata. Entrare nella stazione con un 8 o un 10% permette di sfruttare la zona più potente della curva. Arrivare con un 35 o un 40% riduce il margine disponibile prima di raggiungere il tratto in cui la potenza inizia a calare. La sosta può essere più breve, ma si incorporerà meno energia e probabilmente bisognerà fermarsi di nuovo prima.

Naturalmente, non conviene arrivare al limite senza margine. La percentuale di arrivo deve adattarsi all’affidabilità della stazione, alla presenza di colonnine alternative, al clima e all’esperienza del conducente. Un pianificatore configurato correttamente può lavorare con un margine di sicurezza dell’8 o del 10%, ma in zone con poca infrastruttura può essere prudente conservarne di più.

È meglio caricare fino al 100% o fare due soste più brevi?

Nella maggior parte dei viaggi è più rapido effettuare soste brevi nella zona favorevole della curva che restare collegati fino al 100%.

Supponiamo che un’auto si ricarichi molto rapidamente dal 10 al 70%, cominci a ridurre la potenza da quel punto e diventi particolarmente lenta oltre l’80%. Gli ultimi 20 punti percentuali potrebbero richiedere quasi tanto tempo quanto aggiungere i primi 50 o 60. In quel caso è più efficiente:

1. Arrivare con poca batteria.
2. Caricare solo l’energia necessaria per raggiungere la stazione successiva con margine.
3. Riprendere il viaggio quando la potenza sia calata chiaramente.
4. Ripetere l’operazione alla sosta successiva.

Due sessioni dal 10 al 60 o 70% possono permettere di coprire la stessa distanza in meno tempo rispetto a una ricarica prolungata fino al 100%. Inoltre, scollegandosi prima si libera il caricatore per un altro utente e si evita di restare in una fascia in cui il prezzo per chilometro recuperato può essere meno favorevole, se l’operatore applica una tariffa a tempo o penalità per l’occupazione.

Quando può avere senso caricare fino al 100%

Non esiste una regola universale. Completare la ricarica può essere ragionevole in determinate circostanze:

• Prima di iniziare il viaggio, caricando lentamente a casa.
• Quando la tappa successiva supera l’autonomia disponibile.
• Se la rete di ricarica successiva è scarsa o poco affidabile.
• Durante una sosta lunga che comunque avrebbe avuto luogo.
• All’arrivo a destinazione, se l’auto verrà usata poco dopo.
• Quando il caricatore offre un prezzo particolarmente favorevole e non ci sono altri utenti in attesa.

La chiave sta nel distinguere tra raggiungere il 100% prima di partire e farlo a metà del percorso. A casa non importa molto che l’ultimo tratto sia lento, perché l’auto può restare collegata per varie ore. In un caricatore stradale ogni minuto in più conta e di solito non conviene aspettare fino a completare la batteria.

Va inoltre considerato che mantenere per lunghi periodi una batteria agli ioni di litio con uno stato di carica molto alto può favorirne il degrado. Per l’uso quotidiano, molti costruttori raccomandano di impostare un limite vicino all’80%, riservando il 100% ai viaggi o alle situazioni in cui serve tutta l’autonomia. Gli effetti esatti dipendono dalla chimica e dalla gestione sviluppata da ciascun marchio.

La strategia migliore non consiste nel caricare di più, ma nel caricare quanto basta

In un viaggio con un’elettrica, la sosta ottimale non è sempre quella che lascia la batteria all’80%. A volte basta arrivare al 55 o al 60% per raggiungere il caricatore successivo, dove l’auto tornerà a sfruttare la zona rapida della sua curva. I pianificatori di solito ottimizzano proprio questo equilibrio. Una sosta di dieci minuti può bastare per proseguire fino a una stazione meglio posizionata, più potente o con più connettori disponibili.

La strategia più rapida di solito consiste nel partire da casa con la batteria carica, arrivare alla prima stazione con un livello basso ed effettuare ricariche brevi, sfruttando la parte più favorevole della curva. Ma entra in gioco anche il fattore umano. Una famiglia può preferire una sosta di 30 minuti per mangiare piuttosto che due da 15. Un altro conducente apprezzerà fermarsi ogni due ore, anche se l’auto potrebbe proseguire. E ci sarà chi privilegia stazioni con servizi, bagni e ristorazione rispetto al tempo assoluto di viaggio.

La migliore ricarica rapida non è necessariamente quella che registra il picco di potenza più alto, ma quella che si integra nel percorso senza costringere a modificare le normali pause.

I cinque dati chiave per confrontare la ricarica rapida

Nello scegliere un’auto elettrica per viaggiare conviene verificare, in quest’ordine:

1. Consumo reale in autostrada e autonomia utile tra le soste.
2. Tempo di ricarica dal 10 all’80% in condizioni reali.
3. Forma della curva e potenza media, non solo il picco massimo.
4. Precondizionamento e qualità del pianificatore di percorso.
5. Comportamento con freddo, caldo e ricariche rapide consecutive.

L’architettura a 800 volt è un vantaggio tecnico importante, soprattutto nei veicoli con batterie grandi e potenze molto elevate. Ma non trasforma automaticamente un’auto in un buon veicolo da viaggio. Un’elettrica efficiente, con una batteria di dimensioni ragionevoli, una curva stabile e un sistema termico ben calibrato può risultare più veloce su strada di un’altra con maggiore autonomia dichiarata e una potenza massima superiore.

La conclusione è semplice: quando si acquista un’auto elettrica non bisogna chiedersi soltanto a quanti kW si ricarica, ma quanti chilometri permette di recuperare durante i minuti in cui siamo disposti a restare fermi. È questa la cifra che alla fine fa la differenza quando si tratta di viaggiare.