Auto elettrica & efficienza energetica relazione di Andrea Molocchi resp. Studi Amici della Terra Italia Onlus

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1 Auto elettrica & efficienza energetica relazione di Andrea Molocchi resp. Studi Amici della Terra Italia Onlus 1

2 Indice della relazione 1. Primi risultanze sui modelli di auto elettrica introdotti sul mercato europeo (peso, autonomia, costi) 2. Prospettive di miglioramento delle prestazioni delle batterie e di riduzione dei costi dei veicoli elettrici 3. I consumi delle auto elettriche e un confronto di efficienza energetica 4. I benefici ambientali dell auto elettrica 5. Il rientro sui costi iniziali tramite la riduzione dei consumi energetici

3 Prime risultanze sui modelli di auto elettrica introdotti sul mercato europeo Studio CE Delft-ICF-Ecologic per conto CE-DG CLIMA, del modelli di EV analizzati immessi sul mercato o previsti nel periodo modelli FEV (auto elettrica plug in); 37 PHEV (ibrida plug in), 6 EREV (autonomia estesa mediante generatore di bordo per la ricarica della batteria)

4 Prime risultanze sui modelli di auto elettrica introdotti sul mercato europeo Studio CE Delft-ICF-Ecologic per conto CE-DG CLIMA, del modelli di EV analizzati immessi sul mercato o previsti nel periodo modelli FEV (auto elettrica plug in); 37 PHEV (ibrida plug in), 6 EREV (autonomia estesa mediante motore di bordo per la ricarica della batteria) small EV medium EV large EV m edium EV 50% Mix de i mode lli offe rti large EV 17% small EV 33% Principali conclusioni 1 - Specifiche modelli di auto elettrica: I modelli offerti si distribuiscono sull intera gamma Peso medio dei modelli elettrici offerti: 1289 kg: 83 kg in meno della media del venduto UE. Il maggior peso delle batterie è compensato dalla riduzione di peso dello chassis Numero crescente di modelli elettrici gemelli di quelli offerti da grandi case, con aumento peso di kg Sarà soprattutto il mercato a definire la performance di consumo energetico dell auto elettrica.

5 Prime risultanze sui modelli di auto elettrica introdotti sul mercato europeo Studio CE Delft-ICF-Ecologic per conto CE-DG CLIMA, del modelli di EV analizzati immessi sul mercato o previsti nel periodo modelli FEV (auto elettrica plug in); 37 PHEV (ibrida plug in), 6 EREV (autonomia estesa mediante motore di bordo per la ricarica della batteria) Principali conclusioni 2 - Autonomia della batteria L autonomia della batteria dei veicoli ibridi (PHEV) non è un grosso problema in quanto dotati anche di motore convenzionale Elettrici puri (FEV) hanno autonomia dichiarata generalmente compresa fra km I veicoli di piccole dimensioni offrono maggiore autonomia rispetto a EV fascia media (+ 18%) e a EV grandi (+45%)

6 Prime risultanze sui modelli di auto elettrica introdotti sul mercato europeo Studio CE Delft-ICF-Ecologic per conto CE-DG CLIMA, del 2011 Principali conclusioni 3 - Prezzo d acquisto Il prezzo medio dei modelli auto convenzionali nell EU ( ) è di gran lunga più conveniente rispetto al prezzo delle auto elettriche Principali conclusioni 3 - Prezzo d acquisto La mediana dei prezzi modelli auto elettriche evidenzia extra-costo acquisto di (+75%); la media dei prezzi un extra-costo di in fascia bassa l offerta di EV incontra forti difficoltà a contenere i prezzi (diffusa presenza produttori con basse economie di scala)

7 Capacità delle batterie e Costi: prospettive di miglioramento Tipo di batteria Densità energetica( Wh/kg batteria) Costo per i produttori (euro) Batteria da 21 kwh (minimizzazione peso e costi) Riduzione dei costi batteria per kwh c vs 2012 Capacità batteria da 200 kg Costo per i produttori (euro) Batteria da 200 kg (massimizzazione autonomia) 2012 Ioni-litio 105 ± benchmark 21 kwh = 200/b + 620/kWh c 2020 Ioni-Litio 125 ± % 25 kwh = 180/b + 310/kWh c 2020 Litio- Silicio 160 ± % 32 kwh = 200/b + 350/kWh c 2025 Litio Silicio 2030 Litio- Zolfo Silicio 190± % 38 kwh 7.210= 180/b + 185/kWh c 300 ± % 60 kwh =200/b + 200/kWh c Fonte: CE Delft-ICF-Ecologic (2011)

8 Il rientro sui costi d investimento iniziale tramite la riduzione dei consumi energetici: quanto consumano le auto elettriche? Data Base CE Delft (33 modelli FEV) - Ordinamento crescente dei consumi chilometrici dichiarati dei modelli offerti (Wh/km, ciclo NEDC) 300,0 250,0 200,0 Wh/km 150,0 155,3 100,0 50,0 0,0 Fonte: Elaborazione su data base CE Delft-ICF-Ecologic (2011)

9 Il rientro sui costi d investimento iniziale tramite la riduzione dei consumi energetici: quanto consumano le auto elettriche? Ancora pochi e poco rappresentativi i dati disponibili sui consumi delle auto elettriche (riferiti ai modelli e non alle unità vendute: dati non confrontabili con gli attuali indicatori di consumo, basati sull intera gamma del venduto ) I dati forniti dalle case si riferiscono ai consumi di omologazione dei modelli (New European Driving Cycle-NEDC), e non riflettono le condizioni reali di guida. Come noto, i consumi reali sono del 20-25% maggiori di quelli NEDC. Dato che l autonomia della batteria è calcolata sulla base dei consumi NEDC, questo comporta una sovrastima della reale autonomia delle auto elettriche In particolare, la misura dei consumi basata su ciclo NEDC non tiene conto dei consumi aggiuntivi derivanti dall accensione di dispositivi ausiliari di bordo, come il climatizzatore. Mentre i veicoli convenzionali possono riutilizzare l acqua di raffreddamento del motore per riscaldare l abitacolo, i veicoli elettrici devono ricorrere esclusivamente alla batteria, per cui i consumi dichiarati sono maggiormente sottostimati nei climi rigidi.

10 I consumi energetici effettivi delle auto a batteria Nel ciclo NEDC senza ausiliari: 152 Wh/km. Con gli ausiliari i consumi nel ciclo NEDC aumentano del 20% I consumi dei BEV nei cicli di guida reali in Germania sono compresi fra Wh/km (inclusi ausiliari) I consumi degli ausiliari risentono del tempo di funzionamento e non della velocità: in ambito urbano tendono a ridurre il beneficio di efficienza dei veicoli elettrici (consumi ausiliari pari al 34% dei consumi complessivi del ciclo urbano stop-and-go) Fonte: H. Helms, M. Pehnt, U. Lambrecht and A. Liebich, Electric vehicle and plug-in hybrid energy efficiency and life cycle emissions

11 I consumi energetici delle auto a batteria Necessità di un corretto confronto di efficienza energetica Figura: Future Car Challenge (gara a chi consuma di meno con monitoraggio consumi reali): confronto fra consumi reali nel percorso test Londra-Brighton e consumi dei modelli NEDC (New European Driving Cycle) Consumi reali EV inferiori in media del 75% rispetto ai veicoli ICE (MA ATTENZIONE: CONFRONTO SCORRETTO FRA ENERGIA FINALE E PRIMARIA) Fonte: RAC, Future Car Challenge (2011) Nota: La gara ha coinvolto 60 veicoli, inclusi 7 veicoli convenzionali a basse emissioni. Velocità media dei veicoli nel percorso reale: km/h

12 I benefici dell auto elettrica Un confronto di efficienza energetica su dati nazionali Un confronto di efficienza energetica fra auto elettriche e media del venduto in Italia, basato su dati nazionali Media dei consumi chilometrici delle auto vendute in Italia: 44,3 gep/km nel 2010, equivalenti in Wh a 514,6 Wh/km (stima Amici della Terra usando data base EEA Monitoring and reporting of average CO2 emissions -passenger cars, 1,95 milioni di immatricolazioni 2010) Media dei consumi auto elettriche (energia finale): 155,3 Wh/km (media dei consumi NEDC dei modelli offerti, studio CE Delft) Efficienza energetica in Italia della produzione di elettricità, della trasmissione in rete e della ricarica batteria: 49,0% (stima Amici della Terra che tiene conto del 23,2% fonti rinnovabili non termiche, dei rendimenti delle centrali termoelettriche incluse a biomasse, dell efficienza dei pompaggi e dell energia nucleare importata, del 6,2% perdite di rete e di un 10% forfait per perdite ricarica batteria) Media dei consumi auto elettriche in energia primaria: 316,8 Wh/km (stimata a partire dalla media dei consumi NEDC dei modelli offerti, studio CE Delft) In base a questi dati, l auto elettrica: - consuma almeno -70% rispetto ai consumi medi del venduto nel confronto di energia finale - consuma almeno -38% rispetto ai consumi medi del venduto nel confronto di energia primaria

13 Le emissioni di CO2 delle auto elettriche: anche se contenute, non sono affatto uguali a zero ; per una corretta informazione dovrebbero essere conteggiate e riportate in etichetta Bilancio elettrico nazionale, anno 2010 emissioni di CO2 dirette EV = 0 emissioni di CO2 indirette del kwh prelevato dalla rete: dipendono da mix di produzione, importazioni nette e perdite di distribuzione e di ricarica emissioni specifiche di CO2 Italia = 406 gco2/kwh nel 2010 Nei prossimi decenni è prevista una forte riduzione delle emissioni del kwh: -316 gco2/kwh nel 2020 (-22% vs 2010) Fonte: GSE (2011) in base a BEN -250 gco2/kwh nel 2030 (-38% vs 2010)

14 I benefici dell auto elettrica Un confronto in termini di emissioni di CO2 CO2/km media delle auto vendute in Italia: 132,7 gco2/km nel 2010 CO2/km indiretta media delle auto elettriche: 69,4 gco2/km (stima in base a 155,3 Wh/km - media dei consumi NEDC dei modelli EV offerti, studio CE Delft- e alle emissioni specifiche di CO2 del kwh prelevato da rete nel 2010 tenendo conto 10% perdite di ricarica) Emissioni chilometriche medie del venduto auto passeggeri- UE27, anno 2010 gco2/km del venduto 180,0 160,0 151,1 140,3 140,0 126,6 130,5 132,7 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Fonte: EEA Monitoring and reporting of average CO2 emissions -passenger cars In base a questi dati (consumi auto su ciclo di omologazione), l auto elettrica consente una riduzione delle emissioni di CO2 del -48% rispetto alle emissioni medie del venduto in Italia nel 2010 Nel prossimo decennio la riduzione delle emissioni indirette chilometriche delle auto elettriche potrà usufruire delle riduzione prevista di CO2 del kwh, raggiungendo 54gCO2/km nel 2020 e 43 gco2/nel 2030 (indipendentemente da evoluzione tecnologica)

15 I benefici dell auto elettrica riduzione delle emissioni inquinanti in ambito urbano Azzeramento delle emissioni inquinanti in ambito urbano Se 1 auto elettrica sostituisce 1 auto convenzionale, si determina un beneficio per costi esterni evitati associati alle emissioni inquinanti delle auto a propulsione termica Esempio emissioni annue in ambito urbano di auto diesel <2 litri Euro 5 ( km): - 16,4 kg NO x g PM 2,5-372 g NMVOC Emissioni indirette EV in base a emissioni medie delle centrali elettriche Italia (consumi elettrici per km): - 0,3 kg NOx - 8 g PM2,5-19 g NMVOC Per quantificare il beneficio ambientale dell auto elettrica al netto degli effetti indiretti, bisognerebbe tener conto del mix del venduto, della popolazione esposta nella città di utilizzo del veicolo e dei rischi sanitari associati agli inquinanti. Vasta letteratura sui costi esterni dei trasporti: si può ed è utile valutare i benefici ambientali e sanitari col metro economico. I benefici ambientali dell elettrificazione dei trasporti possono essere valorizzati in chiave di economica, ai fini delle misure di regolazione e promozione

16 I benefici dell auto elettrica riduzione delle emissioni sonore in ambito urbano Azzeramento delle emissioni sonore dovute al motore Riduzione delle emissioni sonore da rotolamento qualora i veicoli venduti abbiano peso medio inferiore -il peso medio delle auto ibride a ricarica (4800 vendute in Europa nel 2010) è superiore di 300 kg rispetto alla media di peso delle auto vendute -Il peso medio delle auto elettriche a batteria è di circa 200 kg inferiore rispetto alla media di peso delle auto vendute in EU. I costi esterni del rumore si determinano oltre una certa soglia di esposizione continuativa al rumore, inferiore se rumore notturno Costi esterni del rumore dell auto elettrica presumibilmente molto contenuti (se 1 auto elettrica sostituisce 1 auto a propulsione termica, si determina un beneficio rilevante per costi esterni evitati del rumore)

17 Un aspetto critico da monitorare: potrebbero aumentare i consumi energetici e le emissioni di CO2 della produzione dei veicoli elettrici Studi di LCA - Emissioni di CO2 della fase di produzione dei veicoli: - studio 1: Confronto fra auto ICE (Toyota Corolla) e analoga PHEV - studio 2: Confronto fra auto ICE (VW Golf) e analoga FEV Emissioni di CO2 della produzione del veicolo (batteria inclusa) Tonn CO2 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 CO2: +20% 8,4 10,1 CO2: +30% 5,2 6,8 2,0 0,0 A u t o c o n v e n z i o n a l e I C E ( T o y o t a C o r o l l a ) A u t o i b r i d a T o y o t a C o r o ll a p lu g in r a n g e 6 0 k m, b a t t e r i a L i - I o n ( P H E V 6 0 ) A u t o c o n v e n z i o n a l e I C E ( V W G o l f ) A u t o e l e t t r i c a t i p o V W G o l f p l u g i n, b a t t e r i a l i - I o n ( F E V ) Fonte: Elaborazione su Samaras and Meisterling 2008 (studio 1), Gauch e altri 2009 (studio 2)

18 I benefici dell auto elettrica Nonostante l aumento delle emissioni della fase di produzione, le emissioni di CO2 del ciclo di vita dei veicoli elettrici si riducono comunque, in virtù della maggior efficienza energetica dei veicoli elettrici Emissioni di CO2 nell'arco di vita, studio LCA 1 Confronto fra auto ICE e PHEV, studio LCA 2 confronto fra auto ICE e FEV Toyota Corolla Fonte: Samaras and Meisterling 2008 Veicolo segmento C Fonte: Gauch e altri 2009 Percorrenze uniformate a km nell'arco di vita Percorrenze nell'arco di vita: km Auto convenzionale Auto ibrida Toyota Corolla plug in range 60 Auto Auto elettrica tipo VW Golf plug ICE (Toyota km, batteria Li- convenzionale ICE in, batteria li-ion Corolla) Ion (PHEV60) (VW Golf) (FEV) tonn CO2 tonn CO2 Diff.% tonn CO2 tonn CO2 % CO2 fase produzione 8,4 10,1 20% 5,2 6,8 30% CO2 fase esercizio 35,1 20,8-41% 35,1 12,7-64% CO2 smaltimento n.v. n.v. n.v. n.v. Totale CO2 ciclo di vita 43,5 30,9-29% 40,3 19,5-52% Ipotesi implicita su gco2/km fase esercizio % % Fonte: Elaborazione su Samaras and Meisterling 2008 (studio 1), Gauch e altri 2009 (studio 2)

19 Il rientro sui costi iniziali tramite la riduzione dei consumi energetici: qual è il costo atteso reale per l utente (TCO-Total Cost of Ownership)? a difficoltà di diffusione di molte tecnologie ad alta efficienza energetica dimostra che il consumatore incontra varie difficoltà ad assumere decisioni economiche razionali su un arco di vita del prodotto molto lungo. rincipali fattori influenti il confronto di TCO/km: il chilometraggio assunto per i veicoli elettrici (inferiore rispetto alle auto convenzionali, a causa dei limiti di autonomia), il miglioramento di efficienza energetica delle auto a propulsione termica evoluzione a LT del prezzo del petrolio arco di vita del veicolo; Stati Membri in cui si calcolano i costi di gestione, ad esempio per le differenze di prezzo della benzina dovute alle accise sui carburanti (superiori in Italia rispetto alla media EU) tasso di attualizzazione dei valori economici nell arco di vita.

20 Il costo reale per l utente (TCO-Total Cost of Ownership) Fonte: CE Delft-ICF-Ecologic (2011) (*) (*) TCO riferito ai rispettivi modelli immessi sul mercato in ogni anno del periodo (valori sull arco di vita attualizzati all anno base). Stima effettuata includendo le imposte sull energia ed escludendo le tasse sui veicoli. Prezzo benzina 1,35 (2010), 1,70 (2020), 2,05 (2030). Prezzo elettricità 16 cent /kwh (2010), 20 c (2020) 24 c (2030), percorrenze annue ICE , FEV 8420 km. 14 anni di vita media dei veicoli, innovazione motori ICE,. tasso di attualizzazione non esplicitato. Fatto 100 il TCO delle auto a benzina di medie dimensioni, il TCO delle attuali auto elettriche a batteria (FEV-linea gialla) è maggiore del 60%, mentre TCO auto ibride del 40% nel 2020, TCO FEV è superiore del 35% mentre TCO ibride superiore del 20% nel 2030, TCO FEV è superiore del 35% mentre TCO ibride superiore del 20%

21 Il costo reale per l utente (TCO-Total Cost of Ownership) Sensitività del TCO rispetto al prezzo della benzina: Il punto di pareggio in un ottica privatistica costi/benefici a lungo termine è dato da un incremento del 150% (oltre 4 euro/litro) Fonte: CE Delft-ICF-Ecologic (2011) (*)

22 Considerazioni riassuntive Le barriere alla diffusione dei veicoli elettrici non riguardano solo la mancanza di infrastrutture di ricarica, ma anche l effettiva convenienza economica per il consumatore In un ottica esclusivamente privatistica, l auto elettrica si prospetta come tecnologia ad alta efficienza energetica di tipo freddo (difficoltà a rientrare sui costi di mercato anche in un ottica a lungo termine) La sua diffusione dipende dalle politiche di stimolo, che devono necessariamente fare i conti con risorse scarse e col fabbisogno di incentivazione di innovazioni tecnologiche ad alta efficienza energetica di tipo caldo in altri settori di trasporto e dell economia L auto elettrica presenta opportunità di benefici ambientali indiretti che non sono attualmente valutati in maniera sistematica, né a livello centrale né locale (progetti pilota) La componente tariffaria per la remunerazione degli investimenti in infrastrutture e punti di ricarica potrebbe beneficiare di questo potenziale a patto che il maggior esborso per i consumatori sia congruo rispetto ai benefici ambientali per la collettività Anche eventuali incentivi all acquisto o altre misure (ZTL, etc.) potrebbero beneficiare del potenziale di miglioramento ambientale delle auto elettriche, a patto che essi siano commisurati all effettivo beneficio per la collettività I decisori politici-regolatori dovrebbero promuovere valutazioni sull entità dei benefici netti per la collettività, per poter decidere nell ambito di una strategia e commisurare eventuali misure di agevolazione su infrastrutture e veicoli) L ottimizzazione di una strategia sull auto elettrica in Italia richiede una forte politica industriale di accompagnamento della trasformazione dell industria automotive e di sviluppo della filiera della trazione elettrica (batterie, inverter, elettronica, sistemi di frenata, etc.)

23 Alcuni spunti per il dibattito Come favorire un razionale e rapido decollo degli investimenti in infrastrutture e punti di ricarica in ambito urbano? Quali sono gli strumenti e gli attori a livello nazionale che possono supportare le amministrazioni locali nella diffusione di una rete di ricariche pubbliche e private? Serve una strategia nazionale per l elettrificazione dei trasporti? Come coordinare gli interventi di contenimento della congestione urbana e pendolare con la diffusione di city car dedicate? Quali privilegi di accesso, mobilità e parcheggio consentire alle auto elettriche in relazione alle loro prerogative ambientali? Quali vantaggi fiscali e altre forme di incentivazione proporzionate ai vantaggi per la collettività? Quale il modello proprietario per i punti di ricarica, pubblici e privati, che rappresenti un punto di equilibrio fra scarsità di spazio, tutela degli utenti, diritti dell investitore, concorrenza e innovazione tecnologica?