Audi e Mercedes sono preoccupate dal motore elettrico: ecco come funziona

Drastici tagli nei posti di lavoro per le due major tedesche. L’obiettivo è trovare fondi da investire nelle auto ibride ed elettriche.

Assemblaggio di un’autovettura Audi

Weekend preoccupante per molti lavoratori tedeschi, dopo che Audi e Mercedes hanno annunciato ingenti tagli occupazionali. Si parla di 9500 posti di lavoro per la casa dai quattro anelli, mentre la cifra è ancora sconosciuta per il marchio di Stoccarda. In entrambi i casi la motivazione è la stessa: liberare risorse da reinvestire per la produzione di auto elettriche e ibride.

La transizione dalla combustione interna verso l’elettrico

Entrambi questi drastici provvedimenti sono frutto delle norme più severe varate dall’Unione Europea nel campo delle emissioni di anidride carbonica. Infatti, un accordo approvato il 17 dicembre 2018 impone ai produttori di autovetture di ridurre le emissioni di CO2 delle nuove automobili del 37,5% entro il 2030, rispetto ai livelli del 2021.

Gli sforzi richiesti ai grandi gruppi di automotive non riguardano solo la progettazione di nuove vetture. Come illustrato dal gruppo Audi, che ha deciso di investire 37 miliardi di euro nella mobilità elettrica, gli impegni maggiori riguarderanno il settore di ricerca e sviluppo, i nuovi immobili, gli stabilimenti e le attrezzature per la messa in produzione delle nuove automobili.

Nel corso di questo articolo, tuttavia, non ci concentreremo sull’etica dietro questa scelta. Lasceremo discutere i problemi e gli svantaggi di questa decisione a chi di competenza. Piuttosto, cercheremo di spiegare il principio fisico su cui si basano i motori elettrici e i vantaggi che essi potranno portare in termini di inquinamento.

Forza di Lorentz agente su un cavo attraversato da corrente

La forza di Lorentz è il principio dei motori elettrici

La legge di Lorentz descrive gli effetti dell’interazione tra un campo magnetico e un oggetto elettricamente carico. Ai fini della nostra trattazione, è importante sapere che un cavo attraversato da corrente elettrica e immerso in un campo magnetico (per esempio posto tra due magneti) subirà gli effetti di una forza, detta forza di Lorentz. Come si può notare dall’immagine al termine del paragrafo precedente, la forza di Lorentz movimenta il cavo in una direzione ortogonale sia alla direzione della corrente che al campo magnetico.

Noto questo principio fisico, il passo verso il funzionamento del motore elettrico è davvero breve. È sufficiente pensare a un cavo piegato in modo tale da avere una forma rettangolare. Se si prende questa spira rettangolare, la si immerge in un campo magnetico (per esempio ponendola tra due magneti) e la si alimenta con della corrente elettrica, allora entrerà in gioco la forza di Lorentz. La forza agirà su ciascuno dei quattro lati della spira, ma avrà effetti utili solamente su due di questi. In particolare, come mostrato dalla figura al termine del paragrafo, due di questi lati saranno movimentati dalla forza di Lorentz e la spira sarà metta in rotazione da un momento elettrico.

Un lettore attento si sarà accorto di un problema. Nel corso della rotazione, arriverà un istante in cui la forza elettrica si troverà a giacere sullo stesso piano dell’avvolgimento rettangolare. In quel momento, la forza non avrà più alcun effetto sulla rotazione della spira. Affinché essa continui a ruotare, è necessario che, ogni mezzo giro, si inverta il verso della corrente. Quest’azione è svolta, in un motore elettrico reale, da un dispositivo definito commutatore.

Momento elettrico (o coppia elettrica) agente su una spira rettangolare

Il motore elettrico e i vantaggi in termini di inquinamento

Sono questi i principi su cui si basa un motore elettrico. Infatti, non è difficile immaginare che questo momento elettrico possa essere sfruttato come coppia torcente per mettere in moto un albero motore. In particolare, in un motore elettrico si possono individuare due componenti principali: uno statore e un rotore. Lo statore ha il compito di generare il campo magnetico costante nel tempo. Per esempio è possibile costruire uno statore utilizzando dei materiali ferromagnetici. Il rotore, invece, ha una funzione molto simile a quella della spira rettangolare di cui si è appena discusso. In esso fluisce della corrente e perciò, come la spira del paragrafo precedente, è messo in rotazione dalla forza di Lorentz. Ora, nella realtà commerciale i motori elettrici sono ben più complicati di quello appena descritto, ma per comprenderne il funzionamento questi concetti sono sufficienti.

Il motivo della loro recente diffusione risiede nel fatto che questi motori non subiscono alcun processo di combustione interna. Pertanto, essi non rilasciano nell’ambiente alcun gas inquinante. Questo non significa che il motore elettrico sia totalmente eco-friendly. Infatti, esso porta con sé due principali fonti di inquinamento. La prima risiede nella sua produzione, ma tale discorso vale per qualunque altro motore. La seconda riguarda la produzione di energia elettrica. Difatti quando ricarichiamo il veicolo a una colonnina, ci dovremmo chiedere da dove viene l’energia elettrica che stiamo usando. Molto probabilmente, buona parte di quest’energia è stata prodotta grazie a combustibili fossili in una centrale termoelettrica.

Colonnina per la ricarica della batteria dell’auto elettrica

Perché è utile spostare le fonti inquinanti

In altre parole, stiamo semplicemente spostando il luogo in cui si inquina. Al posto di inquinare con la nostra auto, inquiniamo attraverso una centrale di produzione di energia. È utile adottare questa soluzione? Sicuramente sì e per almeno due motivi. In primo luogo, non emettiamo più gas combusti in città. Qui, la presenza di agenti nocivi come le polveri sottili è motivo di molteplici malattie. Ricordiamo che l’Italia mantiene il triste primato di stato europeo con il maggior numero di decessi prematuri per “smog”.

Secondariamente, una grande centrale di produzione di energia elettrica potrebbe essere ben più attrezzata di un’automobile per quanto riguarda il trattamento dei gas combusti e questo non può che ridurre le emissioni e aiutare il pianeta in questo momento delicato.

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