
15 Dicembre 2022
Sebbene le auto elettriche siano da tempo agli onori della cronaca, oggi in Italia sono tanti i modelli elettrici disponibili, manca ancora una cultura di base e spesso si fa confusione tra i termini che contraddistinguono questa tecnologia vecchia più di un secolo: nello specifico, la differenza tra kW e kWh. Capita su siti e video e lo vedo anche nei commenti: chiariamo una volta per tutte la questione.
kW indica la potenza ma non va applicato solamente come equivalente dei CV (cavalli vapore) come siamo abituati a vedere nel libretto. Con le auto elettriche, il kW indica anche le prestazioni del sistema sia per la ricarica delle auto elettriche, sia in fase di scarica della batteria (utilizzo), importantissimo per valutare eventuali colli di bottiglia come vedremo fra poco.
La potenza di ricarica indica quanto velocemente possiamo ricaricare la batteria in base ai parametri di corrente e tensione. Nelle batterie, però, c'è un flusso a doppio senso: a seconda che si carichi o scarichi, gli elettroni si muovono fisicamente dall'anodo al catodo e viceversa.
In questo caso la potenza di scarica è importante per capire le prestazioni della batteria e della vettura in relazione alle temperature: la tecnologia richiede un range termico ideale per massimizzare le performance degli accumulatori e il freddo o il caldo influenzano il risultato. In assenza di un sistema di climatizzazione attivo del pacco batterie, la possibilità di attingere alla potenza da parte dei motori è ridotta. Risultato? Prestazioni inferiori in termini di accelerazione e il motore che viene castrato dalle centraline come capitato dopo un lungo viaggio con Nissan Leaf.
Perché il motore viene "castrato"? In teoria potremmo attingere alla massima potenza anche con batteria surriscaldata, in pratica danneggeremmo le celle rischiando di renderle inutilizzabili (o peggio). La centralina interviene quindi per salvaguardare la batteria e la sicurezza.
La temperatura influisce anche sulla velocità di ricarica delle batterie: chi ha un sistema di gestione termica più sofisticato può garantire potenze maggiori e, oggi, persino le stazioni DC ad alta potenza integrano un loro circuito di raffreddamento che arriva addirittura al cavo raffreddato a liquido.
In casa siamo abituati ad utilizzatori (per utilizzatore si intende un dispositivo collegato alla rete elettrica) che richiedono una determinata potenza (ad esempio 0,5 kW) e che quindi, se accesi per un'ora, assorbono 0,5 kWh, quelli che poi paghiamo alla compagnia che ci fornisce il servizio.
Il concetto è nato con la lampadina, uno strumento molto semplice, ma l'evoluzione ha presto introdotto dispositivi che non hanno un assorbimento costante. La lavatrice è l'esempio più comune e più semplice proprio perché ci porta nel mondo dei motori elettrici - diversi da una TV, un PC o una lampadina - perché richiedono di trasformare energia elettrica in energia meccanica e lavorano con potenze variabili.
Con le batterie e le auto elettriche il concetto è simile, per questo non va fatta confusione sul termine kWh rimpiazzandolo con i kW nel linguaggio comune e poi giustificandosi, quando corretti da altri, dicendo che "tanto è quello che assorbe in un'ora". In un'ora un'auto elettrica può essere ferma e non assorbire (quasi) nulla, oppure correre a 130 km/h...
Nelle auto elettriche, kWh significa - semplificando - quanti "litri di carburante elettrico abbiamo nel serbatoio". A parità di massa, motore e utilizzo, un'auto con batteria da 64 kWh avrà più autonomia di una da 40 kWh. In questo caso di parla di "capacità" stoccata nelle batterie più che di energia consumata in un periodo di tempo; per quanto tecnicamente misura dell'energia elettrica equivalente al lavoro di una macchina che sviluppa 1 kW di potenza costante per un'ora.
Il prezzo dell'energia in bolletta (o alle colonnine) è indicato in euro al kWh ed è indipendente dalla velocità di ricarica, o meglio lo è in teoria. Da un lato è vero che, da casa, ci sono costi una tantum e aggiustamenti tariffari in base a quanto e quando consumiamo per via delle logiche di mercato e dei costi tecnologici ma, riducendo il concetto all'osso, il kWh ha di base lo stesso costo in produzione, a parità di fonte.
Perché quindi una colonnina fast costa 0,50€ al kWh (o 0.79€ al kWh con Ionity) e nelle colonnine AC spendo meno? Semplice, in quel costo sono ammortizzate le spese per la tecnologia di ricarica e la sua complessità tecnica, i costi di installazione e via dicendo.
Lo stesso discorso vale da casa: sulla carta il costo di produzione è lo stesso, nella realtà il suo prezzo varia perché la produzione non è simmetrica, i consumi non sono costanti e seguono logiche temporali (giorno/notte) e di picchi di domanda che chiamano in causa le dinamiche di mercato.
Così come nelle auto a benzina o diesel parliamo di consumo in litri ogni 100 km, con quelle elettriche il dato medio (o istantaneo) è calcolato in kWh/100 km, quanti di quei litri elettrici l'auto si "mangia" per percorrere quel centinaio di chilometri.
Più il numero è basso, più efficiente sarà la vettura e minori saranno i costi nella bolletta della luce o alla colonnina quando andiamo a ricaricare la batteria per rimpiazzare quei "litri elettrici" utilizzati durante il nostro spostamento. I consumi possono essere anche indicati con diverse unità di misura: a Tesla piace il Wh ad esempio, in altri casi si può convertire tutto in kWh o Wh al chilometro.
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Commenti
Nella tua domanda hai fatto il classico errore: la capacità della batteria si misura in kWh, non in kW.
Non sarebbe opportuno dire quanti km vengono percorsi con un kWh, così da permettere una semplice moltiplicazione rispetto ai kW di capacità della batteria dell'auto?
Mi spiace contraddirla ma non è così... In primis ha dichiarato consumi, in condizioni specifiche, dello smartphone che non sono veritieri.
In secondo luogo dichiarare i Wh senza il C rate non significa niente poichè il C rate non è standard per ogni batteria, a differenza della temperatura che viene considerata standard in fase di test (per quanto riguarda le batterie) quando è pari a 25°C.
Al variare del C rate varia la capacità reale dell'accumulatore... Provi a fare dei test con qualsiasi batteria (qualunque essa sia la tecnologia, specie per quelle al litio e Pb) e vediamo se con una corrente pari a 1C o 3C (o 20C per le LiPo) restituisce la stessa energia rispetto a quando la corrente di scarica è pari a C20 o C100...
Lei non tiene conto del C rate... E dichiarare la capacità (Wh) senza il C rate, quindi uno deve di conseguenza dichiarare anche gli Ah, non ha alcun valore... Poichè la capacità varia al variare della corrente di scarica.
Risulta più corretto dichiarare una capacità in Ah seguita dal C rate e tensione nominale al posto della sola capacità espressa in Wh. Esempio: batteria al Pb tradizionale da 100Ah C20 (tensione nominale 12V e dichiarata con capacità di 1200Wh); ciò indica che con una corrente di scarica costante pari a 5A la batteria, completamente carica, riuscirà a fornire 5A per 20 ore prima di scendere sotto i 10,5V quindi restituendo i 100Ah dichiarati o 1200Wh. Ma se alla stessa batteria si richiede una corrente di scarica pari a 1C (ovvero 100A) non riuscirà a fornire per un'ora una corrente pari a 100A, ma solo per circa 20-25 minuti. Secondo te ha fornito la stessa energia? No, ma circa 1/3 (all'incirca 400Wh). E allora il dato dichiarato di 1200Wh senza alcun altro dato che valore ha? Quindi, risulta corretto allora dichiarare 1200Wh o 400Wh? Son corretti tutti e due se accompagnati dalle ulteriori specifiche, ma devono esserci... Non basta scrivere solo 1200Wh o 400Wh.
Lei ha tralasciato questo particolare fondamentale... Ne consegue che l'errore l'ha commesso lei.
Ora, il contesto universitario non c'entra nulla... Ma se vuole proprio andare sul tema esami universitari... Per me lei sarebbe il primo ad essere bocciato poichè hai omesso dati fondamentali che descrivono una batteria e ha citato dati di consumo energetico, riguardanti uno smartphone, senza alcun fondamento o meglio sbagliando il riferimento delle condizioni di utilizzo... In un esame tutto ciò non è ammissibile.
Vedo con mio gran dispiacere che Lei è molto pieno di sé... Porti più rispetto e sia più umile.
No guarda ciò che ho detto è rigoroso.
Sostenere in un esame di fisica del primo anno che è accettabile indicarla in Ah comporterebbe l'immediata bocciatura.
Siete voi che non si sa per quale ragione tentate come somari di far passare per accettabile un palese errore concettuale.
Un somaro è un somaro, ed io ho cose di gran lunga più importanti da fare che perdere il mio prezioso (e costoso) tempo disputando con dei somari.
Nessun problema...
Ma la prossima volta non sminuire e screditare gli altri gratuitamente anche se in modo velato, specie quando scrivi delle affermazioni o dati inesatti
Davvero c'è l'esigenza di spiegare la differenza tra flap e slat?
Il 29 è stato effetto della mancanza di occhiali.
Ora scusa ma sono incasinatissimo perché ho appena pubblicato un articolo ed ho valanghe di persone che mi chiamano sul WhatsApp
Per convenzione le batterie vengono dichiarate a 25°C con tolleranza che può arrivare a +/-3°C... E non a 29°C.
Chiaro che si riferiscono a componente nuovo... Ma al variare del C rate (costante) varia la capacità reale; esempio su quelle al piombo (acido libero, AGM, gel) la capacità, solitamente, è dichiarata a C20 raramente a C10... Mentre le OPZS stazionarie a C10; le LiFePO4, LiFeYPO4, LiFeMnPO4 variano da 0,5C a 3C; le NMC a 0,3C ma comunque a 3C restituiscono il 98% dell'energia immagazzinata dichiarata a 0,3C. Le LTO 1C e via di seguito...
Al variare del C rate di carica e scarica varia l'efficienza e varia la durata della batteria; durata che viene influenzata ulteriormente dal %DOD e dalla temperatura; quest'ultima incide anche sulla corrente massima di carica e scarica.
Prima di fare certe affermazioni, quali "Dai, vediamo di non renderci ridicoli" pensiamo prima di scrivere.
Tu hai citato le condizioni di WiFi, collegamento alla cella attivo e display acceso (dove qua non hai specificato a che livello)... E io ti ho dato i consumi del mio smartphone (per le specifiche le puoi recuperare ovunque) in quelle condizioni specifiche.
Il consumo massimo non si ha in quelli condizioni che hai citato tu; attenzione. Il consumo massimo lo si ha con la RAM pressochè piena e utilizzando sia CPU che GPU, giroscopio, display acceso a luminosità massima, audio al massimo, bluetooth, geolocalizzazione, WiFi.
Torno a ripetere... In quelle condizioni il mio smartphone consuma circa 2,16W oppure se voglio esagerare circa 2,52W (circa 700mA a 3,59V... batteria al 20%); quelle condizioni a cui tu hai fatto riferimento non sono quelle di consumo massimo.
Non siamo nati tutti imparati...
Hai scollegato la batteria ed hai fatto la misurazione al connettore interno?
Perdonami ma non ci credo, il consumo massimov è molto lontano da quello
Per convenzione tutte le misure si intendono a 29 grsdi centigradi e si riferiscono sempre al componente nuovo.
Dai, vediamo di non renderci ridicoli
L'energia immagazzinata a che temperatura è definita? A che C rate è dichiarata?
Come ben saprai l'energia immagazzinata dichiarata è data ad una temperatura e C rate definiti... Anche dichiarare i Wh conta poco poichè i Wh reali che può restituire la batteria variano dalla temperatura, C rate, n° cicli, C rate di carica, %DOD
Il mio Xperia XZ Premium con luminosità al massimo, 4G, WiFi consuma circa 600mA a 3,59V... circa 2,16W; siamo ben lontani dai 10W
Concentrati su Vendrame allora.
Il rapporto alesaggio corsa sottoquadro come ti accennavo, viene scelto perché consente di massimizzare il rendimento, fattore decisamente più importante in un mezzo pesante rispetto il rapporto peso/potenza del motore (il cui alleggerimento è praticamente irrilevante rispetto la massa a pieno carico).
Per quanto riguarda un potente motore aspirato ottimizzato per l'erogazione ad alti regimi, come l'F140 che hai citato, beh non avrebbe certo problemi a muovere il carico una volta entrato a regime, pur non potendolo fare con il rendimento e l'affidabilità di un motore da camion.
Per quanto riguarda la partenza invece, avrebbe grossi problemi, perché ai regimi prossimi al minimo sviluppa una frazione troppo piccola della sua potenza massima.
Insomma cos'è che non va? Il valore di coppia massima? No, semplicemente il modo in cui viene erogata in funzione del regime.
E se un motore con più coppia e meno potenza massima massima sembra andare di più, è perché sotto ad un certo regime in realtà produce più potenza dell'altro. Quindi più che prediligere la coppia alla potenza, sarebbe più corretto dire che si predilige la potenza erogata ai regimi di massima efficienza (generalmente intorno al picco di coppia) che quella massima, erogata ad un regime che normalmente non dovrebbe essere raggiunto per non compromettere i consumi.
Ora, se si confrontano motori che viaggiano a regimi simili, molto probabilmente anche guardando il solo valore di coppia massima si riesce a capire quale tira più in basso, se invece sono troppo diversi questa corrispondenza salta.
A me sinceramente è servito, ammetto di non essermi mai interessato a questi concetti e magari avrei potuto cercarli sul web ed impararli, ma l'articolo mi è piaciuto e l'ho trovato piu istruttivo del 90% delle notizie che leggo qui.
Sinceramente poi non sono mai incappato in tali concetti nel mio percorso scolastico, ho studiato in un liceo linguistico e materie come chimica e fisica le ho perse con il 3 anno, scienze se non sbaglio fu sostituita nel quarto anno e matematica non fu in nessuna prova d'esame (prima prova italiano, seconda prova lingua straniera, terza prova "quiz" contenete altre 2 lingue straniere, filosofia, storia e storia dell'arte e all'esame orale ci fuorono domande sulle 4 lingue e ciò che si era sbagliato in terza prova).
Manca spesso la capacità di scrivere in italiano e lo insegnano alle elementari.Non mi meraviglia la necessità di spiegare concetti semplici come quelli trattati nell'articolo.
Senza forza d'attrito e forza di gravità è facile.
k * W ahahahahahahaha senti, seriamente, edita il commento, scrivi che hai scritto una boiata e fine, se no magari qualcuno entra per capire davvero la differenza e poi legge quella roba lì e non capisce nulla
Stai sfondando una porta aperta, anche secondo me andrebbero dichiarati i Wh piuttosto dei mAh, ma comunque vedi che banalmente hanno moltiplicato il voltaggio di targa della batteria per gli Ah. Quello che non capisco è la parte relativa al fatto che il voltaggio non sia costante. Su queste due batterie dichiarano un voltaggio di 3.85 e 3.82 V, ma comunque se ci attacco un carico troppo grosso il voltaggio crolla.
Dipende dalla chimica della batteria e dall'elettronica di gestione, quindi essenzialmente quanto ha investito il produttore.
In realtà non la valuterei come esigenza, in ogni caso una ricarica rapida è troppo lenta, valuta se vuoi in 30 minuti quanti altri km riusciresti a fare, quello è in genere il massimo range sostenibile da quell'auto.
Quello che mi fa incaxxare di Melita è che non riesco mai a trovare un minimo appiglio per blastarlo!
Credi che ad uno che ha fatto il liceo classico siano concetti familiari?
nope, sono corrette, semplificate al massimo, ma corrette. meno male che ci sono gli ingegneri che se ne fottono delle teorie e fanno funzionare il mondo.
Si ma le tue sono delle blasfemie...
Media superiore
Perché, tu sei solito tenere costantemente il tuo telefono in condizioni di massimo consumo?
Lascia che io ti faccia vedere una cosa.
La batteria bianca è di un OnePlus, la nera di uno Huawei.
Potrai notare che su entrambe è correttamente indicata la quantità di energia immagazzinabile in Wh, e non si capisce perché non venga indicata tra le caratteristiche del telefono.
https://uploads.disquscdn.c...
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Una batteria da cellulare da 3,7 V e 4000 mAh ha circa 15 Wh, se avesse un carico di 10W durerebbe di conseguenza 1.5h. Mi sembra un caso limite, comunque se il voltaggio scendesse di botto credo che si vedrebbe scendere la percentuale di batteria (dato che la calcola sul voltaggio), per dopo risalire quando quel carico viene a mancare. Comunque ci sta che che sfruttando al massimo la batteria questa duri di meno rispetto al dato di targa, e non sarebbe l'unica cosa che rispetto al dato del produttore ne diminuisce le prestazioni: ci sono anche temperatura, usura, etc.
E comunque ciò non toglie che la mia batteria di targa da 15 Wh con un carico da 10W me ne da che ne so, 10 Wh, con un carico molto basso magari 17 Wh, a 0°C 12 Wh ed a -20°C 5 Wh (valori presi a caso). Il produttore cosa dovrebbe dichiarare? Secondo il tuo ragionamento fa bene a dichiarare gli Ah, se il tuo voltaggio crolla cavoli tuoi, loro ti hanno dichiarato quanti ampere può darti per quanto tempo.
Quanto la fai difficile, la coppia è semplicemente la potenza erogata ad ogni giro, potenza che varia a seconda del numero di giri al minuto, così la capisce anche un bambino che ignora i concetti di momento e forza istantanea.
Certamente, tentavo solo di darti una spiegazione più completa rispetto a quella che ti ha dato il professore. In linea teorica un mezzo pesante lo muovi senza problemi anche con un motore da 100.000 giri, basta che quel poco che ha di coppia ce l'abbia anche in basso, il cambio può fare il resto.
10W non sono molti Karellen, è quello che assorbe un cellulare con WiFi e collegamento alla cella attivi e display acceso.
Essendo corrente continua non c'è nessun "cos fi" :)
Sul fatto che sia sbagliato sono perfettamente d'accordo, come se misurassimo la capacità di un serbatoio prendendo come misura la pressione sul fondo! Se attacchi però un carico che fa scendere troppo il voltaggio mi sa che è fuori dal range di funzionamento della batteria, e non è che magicamente l'esprimere in Wh la capacità della batteria ti permetta di essere più obiettivo, anzi, esprimendo gli Ah dicono un carico di tot ampere per un'ora, e se crolla il voltaggio pazienza, basta che gli ampere restino costanti. I dati dichiarati penso siano sempre in condizioni standard, sia di carico che di temperatura che di tutto il resto.
Comunque ad essere pignoli W = V * A * cos fi, non so di preciso quanto cambi il cos fi (sfasamento d'onda) in un carico a corrente continua, ma c'è anche lui.
Sbagliato, se fosse così semplice i kWh sarebbero sempre i kW moltiplicati per 3600 (i secondi che ci sono in un'ora). Potresti avere un dato che è la potenza media nelle 24 ore (come dichiarano ad esempio per i frigoriferi, il cui compressore è acceso in modo discontinuo), o il consumo istantaneo.
Ed io cosa ho detto? Tanta coppia, poca potenza per i mezzi pesanti. Quindi coppia e pochi giri et voilà.
Più che altro è come se io ti dicessi "questo asciugacapelli consuma 10A" tralasciando di dirti se va a 220V o se invece si tratta di un modello USA che deve essere alimentato a 117V.
E' una cosa del tutto priva di senso.
Collega un carico da 10 W alla batteria di un cellulare e vedrai ben altro.
Bada bene, alla batteria e non a valle del regolatore.
Comunque non capisco questa polemica, indicare la capacità in Ah è semplicemente sbagliato perchè gli Ah non rappresentano una misura di energia.
E' una di quelle cose che si è iniziato a fare e poi si è continuato, ma ciò non lo rende corretto.
Lo penso anch'io, soprattutto quando si cerca di comparare batterie che hanno voltaggi diversi (tipo i notebook).
Prendi il voltaggio dichiarato che dovrebbe essere circa la media che la batteria ha durante l'utilizzo (per dire ho appena misurato una alcalina carica da 1.5V, e dava 1.62V).
E' giusto, ma la mia trattasi di semplificazione in cui ho abilmente evitato di esplicitare unità di misura.
Per le persone comuni non è utile conoscere tale differenziazione.
E' errato farsi seghine mentali a riguardo.
kWh sono: " k * W * h ", punto.
Che poi sia una misura di energia è un discorso utile solo a ingegneri o fisici se devono fare calcoli, del tutto inutile per gli altri.
Potresti teoricamente muovere un camion con un motore da formula 1, il problema non è la coppia o la potenza, ma a quanti giri hai la coppia necessaria a muovere la massa del veicolo. I motori da corsa hanno pochissima coppia a bassi giri, viene tutto spremuto in alto, quindi se dovessi muovere un mezzo pesante con un motore del genere dovresti oltre ad avere un cambio appositamente tarato dovresti far girare il motore sempre a più di metà giri e giocartela con la frizione (che non credo sarebbe felicissima). A dispetto del numero di giri adottando motori con coppia distribuita su tutti i regimi di rotazione rendi il mezzo molto più semplice da guidare, e facendo un motore con più coppia e meno giri penso si semplifichi il cambio, e forse in generale anche la progettazione e la manutenzione del motore.
l'esigenza c'è.. purtroppo!
c'è anche da dire che per me siamo molto più abituati al concetto di derivata da volume a portata litri -> litri/secondo, oppure spazio -> velocità: km -> km/s
..mentre l'integrale, come nel caso potenza -> capacità (kW -> kWh) è meno frequente/usato..
psimo24, hai ragione da vendere, non ti preoccupare..
ma su internet c'è gente che gli piace "spaccare" il capello in 4, per tanti motivi che non val neanche la pena di stare ad indagare [*].
il tuo (e mio..) approccio ingegneristico è quello che fa andare avanti il mondo..
[*] lo si capisce sempre quando voglio sempre aver l'ultima parola.. e contenti loro, contenti tutti! :-)
Sul serio c'era l'esigenza di fare un articolo sulla differenza tra kw e kwh? (non mi riferisco ai redatori, ma proprio alla gente che non sa ste differenza basilari..assurdo)
Spunto. Come mai ci sono così grandi differenze tra velocità di ricarica fra i modelli? Come valutarla in funzione delle necessità? Grazie mille
Beh, oddio... trascurare il 50% dei temini di una equazione è un'approssimazione piuttosto larga :)
Buona notte.
Da molto prima del CERN, tanto è vero che riferendosi alle giunzioni si è sempre parlato di cariche e quindi energia.
Ma non vale solo per i semiconduttori, dal momento che la stessa energia elettrica si muove nei conduttori alla velocità della luce (diminuita del fattore di velocità del dielettrico), mentre gli elettroni si spostano fisicamente ad una velocità modestissima.
Tanto è vero che in un mio antico articolo portavo proprio questo esempio per distinguere ciò che vediamo (il conduttore elettrico) ed il fenomeno (il tempo di accensione di una lampadina, dunque la velocità dell'effetto).
Ma questo conta poco perchè sia che si tratti di elettroni che di quanti di energia (fotoni) la misura dell'Ampere resta definita in termini di tempo.
Che Coulomb ad aver passato lo stesso l'esame :)