Circa 26 miglia, per le sole ultime 10 mph. È il divario tra una berlina elettrica in crociera a 70 e la stessa auto a 80, misurato su centinaia di migliaia di viaggi reali anziché su un ciclo di laboratorio. La fisica che c'è dietro è semplice e spietata, ma la conclusione che la maggior parte delle persone ne trae è sbagliata: in un'auto elettrica, andare veloci non è principalmente un problema di soldi. È un problema di tempo.
I numeri misurati
Geotab ha pubblicato autonomie per velocità di crociera ricavate dalla sua telematica di flotta: 350.000 viaggi di 500 berline elettriche e 2,8 milioni di viaggi di 2.000 furgoni elettrici, oltre 550.000 ore di guida in totale. Entrambi i tipi di veicolo montano una batteria da 65 kWh, e i dati qui sotto sono stati rilevati a 86°F.
| Velocità costante | Berlina elettrica | Furgone elettrico |
|---|---|---|
| 50 mph | 277 miglia | 143 miglia |
| 60 mph | 251 miglia | 121 miglia |
| 70 mph | 226 miglia | 103 miglia |
| 80 mph | 200 miglia | 88 miglia |
| Perdita, da 50 a 80 | 28 per cento | 39 per cento |
Il furgone è la colonna più interessante. Stessa batteria, stessa strada, e perde undici punti percentuali di autonomia in più sullo stesso intervallo di velocità. Niente nella trasmissione lo spiega. La forma sì: una carrozzeria più alta e più tozza ha più superficie frontale e un coefficiente di resistenza peggiore, quindi l'aerodinamica rappresenta una quota maggiore del suo carico totale e la legge del quadrato morde più forte.
Perché la legge del quadrato, e perché non è tutta la storia
La resistenza aerodinamica cresce con il quadrato della velocità. Poiché la potenza è forza moltiplicata per velocità, la potenza necessaria a vincere la resistenza cresce con il cubo. L'autonomia dipende dall'energia per miglio, non dalla potenza, e l'energia per miglio segue il quadrato.
Applica quel modello in modo ingenuo da 70 a 80 mph e prevede un calo enorme. L'energia per miglio dovrebbe crescere secondo il rapporto dei quadrati, circa 1,31, quindi 226 miglia di autonomia dovrebbero scendere a circa 173.
Il dato misurato è 200. Il modello sovrastima di quasi 30 miglia, e il motivo vale la pena capirlo: la resistenza è solo una parte del carico. La resistenza al rotolamento è pressoché costante per miglio, a prescindere dalla velocità. Raffrescamento dell'abitacolo, luci ed elettronica assorbono potenza secondo un programma tutto loro. Quelle componenti diluiscono la legge del quadrato.
La conseguenza è che l'aerodinamica non è una quota fissa del tuo budget energetico. A 50 mph è una parte modesta del totale; a 80 mph domina ogni miglio orario in più. Ecco perché la curva di autonomia si irripidisce man mano che acceleri anziché scendere in linea retta, e perché le ultime 10 mph costano sempre più delle 10 precedenti.
La velocità batte la temperatura, e non di poco
Il freddo si prende la colpa dell'autonomia degli EV, e in inverno gran parte se la merita. A velocità autostradale col caldo, no.
La stessa analisi ha concluso che la velocità di guida può essere il singolo fattore più grande di perdita di autonomia, e che ad alte velocità in condizioni calde la resistenza aerodinamica ha un effetto sull'autonomia molto maggiore del raffrescamento dell'abitacolo. Più veloce guidi, meno la temperatura conta rispetto all'energia necessaria semplicemente a mantenere quella velocità.
L'asimmetria è strutturale. L'aria condizionata è quasi un assorbimento fisso: consuma all'incirca la stessa potenza a 50 mph e a 80, quindi come frazione della tua energia per miglio in realtà si riduce man mano che acceleri. La resistenza fa l'opposto. Spegnere l'aria condizionata per risparmiare autonomia su un'autostrada calda significa ottimizzare il termine sbagliato.
L'inversione che i guidatori a benzina si portano dietro
Chiunque abbia guidato per anni un'auto a combustione porta con sé una regola pratica: i consumi in autostrada battono quelli in città. È stampata su ogni etichetta di vendita. In un'auto elettrica quella regola si ribalta, e il ribaltamento coglie di sorpresa al primo viaggio lungo.
| Auto a combustione | Auto elettrica | |
|---|---|---|
| Ferma nel traffico | Brucia carburante al minimo | Consuma quasi nulla |
| In frenata | Energia cinetica persa in calore | In gran parte recuperata |
| 80 mph costanti | Stessa penalità di resistenza | Stessa penalità di resistenza |
| Dove rende meglio | Autostrada | Città |
L'aerodinamica è identica tra le due. Ciò che cambia è il termine di paragone. Un'auto a benzina fissa un'asticella così bassa in città che l'autostrada la lusinga. Un'auto elettrica è vicina al suo massimo teorico in città, quindi l'autostrada è il posto dove non ha dove nascondersi.
È anche il motivo per cui un dato combinato EPA inganna in un viaggio lungo. Mescola un ciclo urbano e uno autostradale, e un lungo viaggio veloce non è né l'uno né l'altro. Nella stessa trappola cade la stima del cruscotto, di solito costruita sulla tua guida recente: una settimana di pendolarismo urbano produce un numero sicuro e ottimista che la prima ora di autostrada demolisce in silenzio.
Dove cade davvero il costo: tempo, non denaro
Abbiamo affrontato la versione a benzina di questa domanda in conviene guidare a 80 invece che a 70?, dove la risposta usciva come un numero fisso di dollari per ogni ora di tempo riguadagnata. L'elettricità costa abbastanza poco che lo stesso calcolo in un EV produce un numero piccolo. Il vero conto arriva da un'altra parte.
Prendi un viaggio di 220 miglia con la berlina di cui sopra, partendo con batteria piena.
- A 70 mph: l'autonomia è di 226 miglia, quindi il viaggio non richiede soste di ricarica. Il tempo di guida è circa 3 h 09 m.
- A 80 mph: l'autonomia scende a 200 miglia, quindi il viaggio ora richiede una sosta. Il tempo di guida cala a 2 h 45 m, ma una sosta realistica di ricarica rapida di 25 minuti, comprese uscita e rientro in strada, porta l'arrivo a circa 3 h 10 m.
La corsa più veloce ha fatto risparmiare 24 minuti di guida e ne ha spesi 25 in ricarica. Arriva un minuto più tardi, dopo aver usato più energia e più attenzione per arrivarci.
I numeri dipendono dalle ipotesi, e vanno dichiarate: partenza con batteria piena, disponibilità ad arrivare con poca carica residua e una colonnina posizionata comodamente. Cambia la distanza e la risposta cambia con lei. Ma la forma regge. Autonomia e velocità si scambiano lungo una curva, e il tempo di ricarica è una funzione a gradini. Ogni volta che una velocità più alta ti spinge oltre il bordo di un gradino, l'aritmetica ti si rivolta contro, e nessuna velocità in più te la fa recuperare.
C'è un effetto di secondo ordine che peggiora le cose. La ricarica rallenta nettamente man mano che la batteria si riempie, quindi l'ultima parte di un rabbocco è la più lenta. Una sosta di cui non avevi bisogno non è solo una sosta in più: è sproporzionatamente costosa in minuti.
Cosa farne
La mossa utile non è andare a passo d'uomo. È sapere dove stanno i gradini sul tuo percorso, e questo significa conoscere la tua energia per miglio a crociera costante anziché un dato di targa combinato.
Ottenerla è semplice. Mantieni una sola velocità su un tratto pianeggiante, registra la distanza percorsa e l'energia usata nello stesso intervallo, e dividi. Ripetere la prova a due velocità ti dà la pendenza della tua curva, che è il numero che predice davvero un viaggio lungo.
Per il lato distanza di quella misurazione, un contachilometri GPS è lo strumento onesto. Il contachilometri dell'auto conta le rotazioni delle ruote rispetto a una circonferenza degli pneumatici memorizzata e tipicamente segna dall'1 al 3 per cento in più, come spieghiamo in il tuo contachilometri è preciso?, e una distanza gonfiata lusinga in silenzio il tuo dato di efficienza. Il contachilometri GPS registra la distanza indipendentemente dall'auto, e il tachimetro in tempo reale mostra la vera velocità al suolo che stai davvero tenendo, che sulla maggior parte dei cruscotti è un miglio o due sotto ciò che sostiene la lancetta.
In sintesi
Una berlina elettrica cede il 28 per cento della sua autonomia tra 50 e 80 mph e un furgone ne cede il 39, perché la resistenza cresce con il quadrato della velocità e la forma della carrozzeria decide quanta parte del carico rappresenta. La perdita misurata è più dolce di quanto preveda un modello puramente aerodinamico, dato che resistenza al rotolamento e accessori non seguono il quadrato, ma la curva si irripidisce man mano che acceleri e le ultime 10 mph sono sempre le più costose.
Col caldo a velocità autostradale, la velocità domina la temperatura, quindi non è l'aria condizionata la cosa da spegnere. E poiché un'auto elettrica dà il meglio in città e non su strada aperta, l'istinto ereditato dalle auto a benzina punta nella direzione sbagliata. Soprattutto, la penalità di solito si paga in minuti alla colonnina anziché in dollari alla pompa, il che significa che il modo più veloce di coprire una lunga distanza spesso non è la velocità più alta.