Le auto con pannelli solari potrebbero essere la soluzione più adatta per una mobilità sostenibile, anche se probabilmente passeranno ancora diversi anni prima di vederle sfrecciare sulle nostre strade. E serviranno molti test. A fine giugno 2023 si è tornati a parlare di questo tipo di vettura a seguito dell’esplosione di un’auto sperimentale sulla tangenziale di Napoli. In realtà si trattava di un progetto dell’Università di Salerno, al quale partecipava anche il Cnr, per ibridizzare vecchi veicoli, così da diminuire le emissioni inquinanti a benzina e diesel. Un pannello solare piazzato sul tetto di questo prototipo ricaricava una piccola batteria al litio, la quale alimentava due motori elettrici situati direttamente nelle ruote posteriori. A bordo bombole di gas, che potrebbero essere state causa dell’esplosione. Due persone a bordo sono rimaste ferite.
Naturalmente auspichiamo che non si ripetano episodi del genere. Certo è che la transizione ecologica, con la conseguente riduzione delle emissioni di gas serra, è un processo inevitabile per contrastare fenomeni come il cambiamento climatico e il surriscaldamento globale, che passa anche da nuove soluzioni di mobilità più sostenibili e rispettose dell’ambiente. Il processo è solitamente associato all’elettrificazione dei mezzi di trasporto, pubblico e privato, ma i veicoli elettrici attuali non sono l’unica strada per risolvere il problema.
La relazione sempre più stretta tra e-mobility e fotovoltaico si è spinta oltre e grazie all’innovazione tecnologica ha portato alla creazione di auto con pannelli solari monocristallini in silicio che potenzialmente sono in grado di porre rimedio ai due principali problemi delle auto elettriche: l’autonomia limitata e la conseguente necessità di ricaricare frequentemente le batterie nonostante la carenza di colonnine di ricarica pubbliche nelle aree periferiche.
Cosa sono le auto con pannelli solari e quali aziende le progettano
L’innovazione tecnologica è fondamentale per la realizzazione di auto elettriche con pannelli solari in grado di alimentarsi autonomamente, tuttavia l’invenzione di questa tipologia di veicoli non è una novità. Nel 1955, infatti, la General Motors inventò e realizzò il primo modellino di auto ad energia solare: la Sunmobile. Presentata al Motor Show di Chicago, la Sunmobile – un prototipo di dimensioni contenute (40 cm circa) – è stata costruita utilizzando legno di balsa con 12 pannelli solari altrettanto piccoli collocati sulla superficie superiore della carrozzeria. Pannelli capaci di convertire la luce – solare o artificiale come quella delle lampadine – in energia elettrica.
Grazie ai successivi progressi tecnologici nel fotovoltaico e nelle batterie, è stato poi possibile realizzare automobili ad energia solare capaci di percorrere distanze sempre maggiori.
Per ora ci sono diversi prototipi di auto con pannelli solari e altri ne arriveranno in futuro. I numerosi progetti includono esempi a dir poco avveniristici e non adatti alla mobilità attuale, e altri che riflettono al meglio i progressi tecnologici compiuti in questo particolare settore dell’automotive sia dai costruttori “tradizionali” sia dalle startup che invece potrebbero diventare realtà a breve. Ecco quali sono:
Aptera
Si tratta di una sorta di triciclo con due ruote anteriori e una sola posteriore realizzato dalla startup statunitense Aptera Motors. Dotata di 80 celle fotovoltaiche che coprono una superficie di 3 metri quadri, il design dell’Aptera massimizza l’efficienza aerodinamica e, in condizioni climatiche e geografiche ottimali, permette di percorrere 60 km con energia pulita. Oltre alla ricarica dei pannelli solari, il veicolo avrà una batteria interna disponibile in quattro diverse taglie.
Sion
Auto fotovoltaica progettata dalla startup tedesca Sono Motors, è dotata di 248 celle solari integrate nella carrozzeria e conta su un accumulatore da 54 kWh che teoricamente garantisce 305 km di autonomia. Teoricamente, perché sul finire del 2022 nonostante i 47 milioni raccolti Sono Motors non ha centrato l’obiettivo necessario per avviare la produzione della Sion (100 milioni), e ha deciso forzatamente di vendere l’intero progetto per soggetti terzi interessati ad avviarne la produzione.
Lightyear 0
La berlina prodotta dall’omonima startup olandese entrata in produzione dispone di moduli solari a doppia curvatura di ultima generazione per un totale di 782 celle solari in silicio monocristallino IBC con velocità di ricarica pari a 1,05 kW. L’autonomia annunciata secondo il ciclo WLTP è pari a 625 km, a cui se ne aggiungono altri 70 provenienti dai 5 metri quadri di pannelli collocati sul tetto e sul cofano anteriore. Dotata di una batteria da 50 kWh con consumo energetico medio di 10,5 kWh/100 km, la Lightyear 0 è stata progettata con materiali leggeri e riciclabili. L’intenzione era commercializzarne 946 esemplari al modico prezzo di 250.000 euro.
Tuttavia, la produzione è stata improvvisamente interrotta a fine gennaio 2023, con la startup a dichiarare poco dopo fallimento per rinascere sotto forma di nuova società con altrettanto nuovi investitori annunciando che si concentrerà sulla seconda versione (Lightyear 2) per il mass market. Resta invece in sospeso la ripresa della produzione della Lightyear 0 in attesa di comunicazioni ufficiali.
Hyundai Sonata
Prima berlina del costruttore sudcoreano con due pannelli fotovoltaici installati sul tetto commercializzata nel 2019, non è mai approdata in Europa ma solo nel mercato americano e in quello asiatico. Se esposta per 6 ore quotidianamente ai raggi solari, permette di percorrere 1.300 km ogni anno sfruttando solo l’energia generata dai pannelli solari.
Hyundai Ioniq 5
La Hyundai Ioniq 5 è un crossover dal design innovativo lanciato nel 2021 e disponibile anche con pannelli solari sul tetto. L’autonomia della BEV va da 460 a 430 chilometri WLTP a seconda che monti i cerchioni da 19 o 20 pollici, a cui se ne aggiungono 2.000 annui se dotata di impianto fotovoltaico ed esposta ogni giorno per 6 ore alla luce solare.
Squad Solar City Car
Annunciata ufficialmente dalla startup olandese Squad Mobility BV fondata da due ex dipendenti di Lightyear a maggio del 2022, la Squad Solar City Car è una BEV due posti con porte rimovibili in grado di alimentarsi grazie ai pannelli solari. Dotata di due batterie, anch’esse rimovibili, grazie ad un pannello solare posizionato sul tetto la minicar può ottenere una carica aggiuntiva che permette di percorrere 20 km al giorno tanto alla luce quanto all’ombra.
Pensata per l’utilizzo urbano, ha dimensioni contenute (2 metri di lunghezza e 1,2 di larghezza), raggiunge una velocità massima di 45 km/h spinta da due motori per una potenza complessiva di 4 Kw e in Italia si potrà guidare a 16 anni. In arrivo nel 2023, il prezzo della minicar partirà da 6.250 più Iva per il modello più economico.
Come sono progettate le auto con pannelli solari?
Per massimizzare la quantità di energia ottenibile dalle celle fotovoltaiche, startup e case automobilistiche stanno progettando le auto con pannelli solari ottimizzando sia l’angolazione degli stessi (30° rispetto al suolo) che il “coefficiente di attrito aerodinamico”.
Noto anche come CX, il valore quantifica la capacità di fendere l’aria: più è basso, migliori sono le performance. Non sorprende, dunque, che il coefficiente più basso sia quello della berlina realizzata dalla startup olandese Lightyear dopo sei anni di R&D. Il CX della Lightyear 0 – questo il nome scelto per la berlina a pannelli solari – è 0,175: un valore decisamente inferiore rispetto a quello delle auto migliori sotto questo punto di vista come la Mercedes EQS (0,20) e la Tesla Model S (0,208).
Altri elementi fondamentali per la progettazione delle auto con pannelli solari sono l’utilizzo di materiali ultraleggeri, la compattezza del propulsore e gli ingombri ridotti delle componenti elettroniche. Inoltre il posizionamento della batteria è un fattore cruciale per ottimizzare la distribuzione del peso e ottenere prestazioni migliori aumentando l’autonomia dei veicoli elettrici fotovoltaici.
Quanti pannelli solari servono per ricaricare un’auto?
A questo punto una domanda che sorge quasi spontanea è: quanti pannelli solari servono per ricaricare un’auto fotovoltaica? Uno dei limiti della tecnologia in questione consiste nel non poter ricaricare completamente le batterie al litio delle auto con pannelli solari. In futuro non è da escludere diventi una possibilità concreta, ma trattandosi di una tecnologia ancora sperimentale non ci sono dati certi o riferimenti precisi nel merito. Anche perché la quantità di pannelli solari necessari per ricaricare le auto varia in base all’efficienza energetica e delle condizioni climatiche, oltre ovviamente alla posizione geografica.
Come funziona il sistema di ricarica delle auto con pannelli solari
Le auto con pannelli solari sono veicoli elettrici alimentati con l’energia generata da pannelli fotovoltaici ad alta efficienza installati su tutte le parti esposte al sole della carrozzeria (cofano anteriore, posteriore e tetto). Si tratta quindi di auto elettriche interamente ricoperte da pannelli fotovoltaici ad alta efficienza che convertono le radiazioni solari in energia elettrica, utilizzabile direttamente per spostarsi o per ricaricare la batteria al litio a veicolo fermo o in movimento.
Sebbene la tecnologia su cui si basano le auto a pannelli solari sia apparentemente semplice da sfruttare, non è ancora così evoluta e di fatto non permette di fare “il pieno” di energia solare. Per questo la ricarica fotovoltaica diretta delle auto è vista dai colossi dell’automotive come un sistema ausiliario di alimentazione utile per aumentare l’autonomia delle auto elettriche “tradizionali”, anche se in futuro l’innovazione potrebbe potenzialmente consentire a questa tipologia di automobili elettriche di viaggiare per mesi senza ricaricare le batterie con energia pulita e gratuita.
Auto con pannelli solari: il problema dell’efficienza energetica
Il principale problema da risolvere per arrivare ad auto alimentate con questa modalità riguarda l’efficienza energetica: l’energia che arriva sulla superficie terrestre dal sole è solo il 55% di quella sprigionata dalla stella madre del sistema solare, mentre il restante 45% viene riflesso o assorbito dall’atmosfera.
A questo si aggiunge un’ulteriore perdita durante il funzionamento delle celle solari di ultima generazione, la cui efficienza energetica (ovvero la capacità di convertire le radiazioni solari in energia elettrica) dei modelli più evoluti oscilla tra il 20 e il 25%. Il buio delle ore notturne, la sosta all’ombra e l’inclinazione dell’equatore sono alcuni dei fattori che riducono ulteriormente l’efficienza energetica delle auto con pannelli solari.
Costi e benefici dell’installazione di pannelli solari sulle auto
Trattandosi di una tecnologia innovativa, attualmente non è possibile installare pannelli solari sulle auto già immatricolate. È altresì impossibile stimare costi e benefici determinati dall’installazione di pannelli solari sulle auto immatricolate senza sistemi fotovoltaici qualora in futuro dovesse diventare una possibilità concreta.
Ad ogni modo, le auto elettriche con pannelli solari possono rappresentare una svolta verso la mobilità sostenibile stante la riduzione – o, meglio, l’azzeramento – delle emissioni di CO2 nell’atmosfera. Infatti l’energia solare è “pulita” per definizione. Inoltre, le auto con pannelli solari sono le uniche a non avere bisogno di un vettore energetico che accumula l’energia primaria per muoversi come invece accade, ad esempio, con le auto a idrogeno.
Considerando lo stadio embrionale della tecnologia sottostante, al momento le auto con pannelli solari sono una soluzione efficace per la mobilità completamente sostenibile in contesti urbani o suburbani, escludendo invece la percorrenza di tratte più lunghe come quelle autostradali senza necessità di ricariche “tradizionali”.
I vantaggi delle auto con pannelli solari
Le auto a pannelli solari offrono diversi vantaggi, sia per chi le utilizza che per l’ambiente. L’energia solare infatti è rinnovabile e pulita per definizione, non emette sostanze inquinanti nell’ambiente e non patirà mai le conseguenze dell’esaurimento delle risorse naturali.
Un altro vantaggio è la possibilità di ricaricare le batterie al litio con energia solare convertita in energia elettrica grazie ai pannelli fotovoltaici posizionati su tutta la carrozzeria, eliminando potenzialmente uno dei problemi principali delle BEV e delle auto ibride plug-in: la necessità di ripristinare l’autonomia collegandosi alla rete elettrica domestica o alle colonnine di ricarica pubbliche.
Oltre ad essere una valida alternativa ai tradizionali veicoli endotermici con motori a combustione per rendere la mobilità sempre più sostenibile, le auto con pannelli solari eliminano anche l’inquinamento acustico in quanto meno rumorose dei veicoli con motori a combustione sono più efficienti in quanto progettate e costruite con un numero minore di parti mobili esposte all’usura nel tempo.
Infine, le auto con pannelli solari sfruttano l’energia generata e immagazzinata nella batteria nelle ore diurne per poter essere usate anche quando non c’è luce solare, ovvero di notte o in condizioni di scarsa luminosità.
Le auto con pannelli solari per le aziende
Modelli ancora in fase di sviluppo come la Lightyear 2, la cui produzione dovrebbe partire tra il 2024 e il 2025 includendo tutte le tecnologie della berlina Lightyear 0, hanno già catturato l’interesse delle aziende. I preordini B2B della seconda auto a pannelli solari prodotta dalla startup olandese sono infatti già 21.000, con un fatturato stimato pari a 840 milioni di euro.
Tra i clienti figura anche Arval – azienda europea di noleggio a lungo termine di veicoli multimarca e attore chiave nelle soluzioni di mobilità sostenibile di proprietà del Gruppo BNP Paribas – con cui Lightyear ha firmato un accordo di preordine per 10.000 unità della Lightyear 2. Che, a differenza del prezzo inaccessibile della Lightyear 0, dovrebbe costare meno di 40.000 euro entrando così nel mass market.
L’accordo – raggiunto una settimana dopo l’apertura dei preordini – permetterà alla startup co-fondata dal CEO Lex Hoefsloot di avere un partner di mobilità di riferimento per i clienti aziendali e privati, dando modo ai consumatori di sperimentare la mobilità elettrico-solare nei mercati principali di Arval in Europa che includono l’Italia.
Il futuro delle auto con pannelli solari: tecnologie innovative, prospettive e sviluppi futuri
Le difficoltà che hanno portato prima la tedesca Sono Motors a rivedere il proprio business model abbandonando il progetto per lanciare l’auto a pannelli solari Sion e quelle che hanno costretto Lightyear a cambiare i propri programmi sono principalmente di natura economica.
Attualmente le tecnologie innovative utilizzate per produrre auto con pannelli solari alimentate con energia “pulita” hanno costi esorbitanti per le startup, soprattutto se si tratta di passare dai prototipi (POCs) alla produzione per il mass market.
Per arrivare a produrre veicoli elettrici fotovoltaici che non necessitino di supporti per la ricarica esterni, oltre alla capacità di conversione energetica delle celle solari la ricerca dovrà focalizzarsi sulla capacità di accumulo delle batterie e sulla riduzione dei consumi attraverso l’efficientamento energetico e aerodinamico. In prospettiva, dunque, il futuro delle auto con pannelli solari dipenderà essenzialmente dai progressi tecnologici in un settore come l’automotive tradizionalmente “lento” nell’adottare soluzioni innovative.
(Articolo inizialmente pubblicato il 14 marzo 2023 e aggiornato al 26/06/2023)
Articolo originariamente pubblicato il 14 Mar 2023
