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Come Tesla sta guidando l'innovazione delle auto elettriche
Di recente ho fatto un giro di prova in una delle lussuose auto elettriche Model S di Tesla e ho visitato i suoi laboratori di ricerca e sviluppo, dove sta sviluppando la sua batteria e la tecnologia di ricarica. L'esperienza mi ha fatto credere che Tesla abbia un vantaggio importante sui suoi concorrenti nella corsa per portare le auto elettriche alle masse.
Strada panoramica : Una Model S sfreccia lungo la costa.
La Model S di Tesla è costosa (va da $ 70.000 a oltre $ 100.000), ma la sua autonomia è di 265 miglia, più del triplo di quella della Nissan Leaf (75 miglia). Entro pochi anni, Tesla spera di produrre veicoli molto più convenienti, incluso uno che costa da $ 30.000 a $ 35.000, con una gamma simile a quella del Model S. Tesla vuole anche rendere le auto elettriche più pratiche costruendo una rete nazionale di stazioni di ricarica che può fornire 200 miglia di carica in circa mezz'ora, rispetto alle diverse ore per caricare un'auto elettrica in una normale stazione di oggi.
Per il test drive, ho programmato un viaggio dal quartier generale di Tesla a Palo Alto, in California, a San Francisco, poi fino a Half Moon Bay per una crociera lungo la panoramica Highway 1 costiera fino a Santa Cruz. Più tardi, sarei tornato a nord a Fremont per un tour della fabbrica Tesla, prima di restituire l'auto al quartier generale: l'intero viaggio si sarebbe sommato a circa 230 miglia.
Quando sono arrivato a Tesla a Palo Alto per ritirare l'auto, tuttavia, ho scoperto che qualcuno si era dimenticato di collegarla durante la notte. L'indicatore della batteria indicava 208 miglia, al di sotto dell'intera gamma di 265 miglia per il Modello S. Potevo ancora fare il mio viaggio, ma ora era essenziale una sosta in una stazione di sovralimentazione.
I veicoli elettrici di oggi promettono numerosi vantaggi rispetto alle auto a gas. Per i pendolari, non ci sono viaggi alla stazione di servizio, tutto ciò di cui hai bisogno è una presa a casa o al lavoro, e una carica completa costa solo un paio di dollari. E anche i motori elettrici, che necessitano di una sola marcia per tutte le velocità, possono essere sorprendentemente reattivi e potenti. Inoltre, le auto elettriche non utilizzano benzina e non emettono inquinamento. Anche quando si tiene conto delle emissioni di carbonio e dell'inquinamento delle centrali elettriche che producono l'elettricità per alimentare le auto, e della produzione e dello smaltimento, le auto elettriche producono circa il 40% in meno di anidride carbonica e ozono rispetto alle auto convenzionali.
Ma nonostante tutti i loro attributi, le auto elettriche sono ancora perseguitate da due fattori dannosi: costi elevati e batterie non ottimali.
È qui che Tesla spera di fare la differenza. L'innovativa tecnologia di batteria e ricarica dell'azienda ha dato un vantaggio sostanziale nel rendere le batterie più economiche e ricaricare più rapidamente, e sta anche aiutando Tesla a ridurre i costi più velocemente rispetto ai suoi concorrenti.
Verso le 10, sono uscito dal parcheggio di Tesla, sfruttando l'accelerazione dell'auto, da 0 a 30 in 1,7 secondi. Per tutto il giorno ho superato altre auto mentre salivo su ripide colline, ho preso curve ad alta velocità e ho lasciato altre auto ferme ai semafori.
Indicatore carburante : il cruscotto della Model S mostra la posizione attuale, la carica rimanente e il consumo di energia nel tempo. La parte in verde del grafico più a destra mostra il risultato della frenata rigenerativa.
Ma ho sentito una punta di ansia quando ho notato che erano rimaste solo 67 miglia di carica nella batteria. L'auto stimava che sarei arrivato alla stazione di ricarica più vicina, a Gilroy, con 20 miglia di anticipo, circa la metà di quanto mi aspettavo di vedere. Non mi sarei preoccupato se avessi saputo di poter contare su quella stima, ma come con qualsiasi auto elettrica, l'autonomia effettiva varia a seconda del tuo stile di guida, del terreno e del traffico. La Model S mostra due diverse stime dell'autonomia: una che diminuisce gradualmente, come un indicatore del livello del carburante, e un'altra che mostra come la tua autonomia sarebbe influenzata se continuassi a guidare come hai fatto negli ultimi minuti. Ho abbassato l'aria condizionata, oscurato l'enorme schermo tattile da 17 pollici dell'auto e ho abbassato l'acceleratore per risparmiare un po' di energia. Sono arrivato con 17 miglia rimaste nella batteria.
Ricaricare è stato molto più semplice di quanto mi aspettassi, dopo aver trascorso un pomeriggio a caricare una Chevrolet Volt in una stazione di ricarica pubblica standard per ottenere solo 30 miglia di carica. L'auto ha riconosciuto un tag RFID nella maniglia del caricatore e ha aperto automaticamente lo sportello della presa. Quando ho attraversato il parcheggio, ho comprato un cheeseburger e l'ho riportato in macchina, l'autonomia era già di 92 miglia, abbastanza per finire la giornata di guida. Ho chiacchierato per un po' con un proprietario di Model S e poi sono tornato in strada. Quella sera ho restituito l'auto con 129 miglia di autonomia rimaste nella batteria, più dell'autonomia completamente carica delle auto elettriche a batteria di Toyota, Nissan, Ford, GM, Honda, Fiat, Renault, Mitsubishi, Smart o Scion, o imminenti auto elettriche di Mercedes e BMW.
Nonostante gli avvincenti progressi, rimangono le stesse sfide per le auto elettriche: costi e autonomia. Poiché i compressori non sono in ogni angolo (ce ne sono solo 16 negli Stati Uniti), se dimentichi di collegare l'auto durante la notte, o c'è un'interruzione di corrente o qualche altro problema, sei sfortunato. Se fossi stato in qualsiasi altra parte del paese, o avessi deciso di dirigermi a nord anziché a sud sull'autostrada 1, o se mi fossi perso, sarei rimasto bloccato sul ciglio della strada.
Il problema della ricarica è in gran parte un problema di infrastrutture. Ma il più grande problema tecnologico rimane il costo della batteria. È il costo che limita la capacità della Model S e tiene le auto elettriche da 265 miglia fuori dalle mani della maggior parte delle persone.
Il giorno prima del mio viaggio, ho visitato il laboratorio di ricerca e sviluppo di Tesla sulle colline dietro la Stanford University. Il responsabile della tecnologia dell'azienda, JB Straubel, mi ha mostrato le versioni della Tesla Roadster, la sua prima auto e una Model S con tutto rimosso tranne i telai, le ruote e il sistema di propulsione elettrica (che include la batteria, il motore e l'elettronica che li controllano). È stato uno sguardo duro su quanto lontano è arrivata l'azienda. Nella Roadster, la batteria ingombrante occupa il terzo posteriore dell'auto. La batteria e il motore della Model S sembrano essere scomparsi. Anche se la batteria immagazzina molta più energia, è più compatta: ora è una lastra piatta che si trova in modo poco appariscente tra le ruote e funge da parte del telaio del veicolo. Quello che non è ovvio è che anche il costo della batteria, per kilowattora, è stato dimezzato.
Straubel ha indicato l'ampia varietà di celle della batteria agli ioni di litio, le parti di un pacco batteria che immagazzinano effettivamente energia, che l'azienda sta testando. Ciò includeva una fila di piccole celle cilindriche delle dimensioni di batterie AA, il tipo utilizzato da Tesla nel Modello S.
Imballaggio della batteria : la batteria della Model S è piatta e fa parte del telaio che sostiene l'auto: la custodia in metallo fornisce supporto strutturale.
La scelta di Tesla di queste piccole batterie agli ioni di litio è, probabilmente, una delle sue più importanti scommesse strategiche. Le case automobilistiche affermate hanno scelto celle della batteria più grandi: semplificano la progettazione di un pacco batteria, poiché ne servono meno. Ma le cellule più grandi, poiché contengono più energia, sono anche più pericolose. Quindi le case automobilistiche utilizzano materiali per batterie meno densi di energia che sono più resistenti al fuoco. Cercando di compensare la minore densità di energia, le case automobilistiche hanno scelto celle piatte perché si impacchettano più densamente, ma tali celle costano di più da produrre.
Scegliendo celle cilindriche più piccole, Tesla ha risparmiato sui costi di produzione: i loro costi sono stati ridotti dalle economie di scala per l'industria dei laptop, per la quale sono state sviluppate le celle. Tesla potrebbe anche utilizzare i materiali per batterie più densi di energia disponibili, in parte perché le celle più piccole sono intrinsecamente meno pericolose. E una migliore densità energetica riduce i costi dei materiali. Questo approccio significava che Tesla doveva sviluppare un modo per collegare insieme molte migliaia di celle separate, rispetto a diverse centinaia di celle più grandi. Straubel ha anche inventato un sistema di raffreddamento a liquido che si snoda tra le celle e può rimuovere il calore così rapidamente che un problema con una cella non si diffonde alle altre.
La scelta delle celle cilindriche più piccole ha anche dato a Tesla una maggiore flessibilità nel confezionamento delle celle. Le celle grandi e piatte si deformeranno in caso di collisione e potrebbero prendere fuoco, quindi altre case automobilistiche hanno dovuto trovare posti all'interno dell'auto in cui la batteria sarebbe stata fuori mano in caso di incidente. Ciò significava utilizzare un po' di spazio passeggeri o di carico. Tesla afferma di aver superato i crash test senza che le sue celle si deformassero o perdessero liquido di raffreddamento.
Secondo la maggior parte delle stime, la batteria per la Model S che ho guidato dovrebbe costare tra $ 42.500 e $ 55.250, o la metà del costo dell'auto. Ma Straubel ha indicato che è già molto più basso. Sono molto meno della metà, in realtà, dice. Meno di un quarto nella maggior parte dei casi. Straubel afferma che si può fare di più per ridurre i costi della batteria. Sta lavorando con i fornitori di celle e materiali per aumentare maggiormente la densità energetica e sta cambiando la forma delle celle in modo da renderne più facile la produzione.
Altre case automobilistiche stanno prendendo atto. Secondo quanto riferito, Dan Akerson, CEO di GM, ha creato una task force per studiare Tesla. Brett Smith, co-direttore della produzione, dell'ingegneria e della tecnologia presso il Center for Automotive Research senza scopo di lucro con sede ad Ann-Arbor, afferma che Tesla è passata dall'essere l'eccentrico piccolo tesoro dei media ad essere qualcosa che sta sicuramente facendo riflettere le persone nel settore.
Dopo aver ricaricato alla stazione di ricarica di Gilroy, ho accelerato lungo l'autostrada verso San Francisco, sentendomi sollevato di essere stato nel raggio della stazione di ricarica. Mentre mi muovevo senza sforzo nel traffico, non potevo fare a meno di sentire che i veicoli elettrici sono il futuro e che i progressi di Tesla nelle batterie e nella sovralimentazione potrebbero portare quel futuro qui prima di quanto pensassi.