Progressi e Prospettive Future delle Tecnologie dei Veicoli Elettrici: Una Revisione Completa

Le emissioni di gas serra (GHG) sono uno dei principali problemi che il mondo sta affrontando oggi. Il settore dei trasporti, in cui i veicoli funzionano a petrolio, contribuisce in modo significativo alle emissioni di GHG. Lo sviluppo di veicoli elettrici per rispettare i limiti consentiti di GHG è recentemente diventato il principale focus della ricerca a livello mondiale. La ricerca sui veicoli elettrici (EV) ha registrato un enorme aumento negli ultimi anni. Tuttavia, le recensioni che analizzano e presentano in modo completo la domanda e lo sviluppo degli EV sono ancora insufficienti, e questa revisione integrativa rappresenta un tentativo di colmare tale lacuna. Questo studio ha rivelato molte comprensioni stimolanti relative a sviluppi specifici, in particolare la domanda globale e la crescita degli EV insieme alla domanda di elettricità e batterie, gli sviluppi tecnologici attuali negli EV, le tecnologie di accumulo energetico e le strategie di ricarica. Descrive inoltre la prossima generazione di EV e i loro progressi tecnologici, come il trasferimento di energia wireless. Lo sviluppo del concetto di città intelligente tramite l’implementazione degli EV ha aggiunto un nuovo aspetto a questa revisione. Il riassunto sarà vantaggioso sia per gli studiosi che per i responsabili politici, poiché è mancata una revisione integrativa che valutasse contemporaneamente e collettivamente la domanda e lo sviluppo globale degli EV. Questa revisione conclude con intuizioni per investitori e responsabili politici per immaginare la mobilità elettrica.

I tassi di adozione dei veicoli elettrici (EV) sono cresciuti in tutto il mondo grazie a vari ambienti favorevoli, come l’assenza di inquinamento, la ridotta dipendenza dai combustibili fossili, l’efficienza e il minor rumore. La ricerca attuale sugli EV si concentra sui mezzi e sulla produttività per espandere il trasporto, ridurre i costi e pianificare strategie di ricarica efficaci. Indipendentemente dal fatto che si tratti di un ibrido, di un crossover modulare o di uno dei numerosi EV funzionali, l’interesse delle persone aumenterà con la diminuzione dei costi. Inoltre, lo sviluppo degli EV si basa sulla domanda globale attuale e futura, che è interconnessa con la domanda di elettricità e batterie. Oltre a ciò, lo sviluppo produttivo degli EV dipende dal miglioramento dei valori globali, delle politiche sugli EV, di quadri completi, dei dispositivi correlati e di una programmazione facile da usare. Tuttavia, la fonte primaria di energia da combustibili fossili domina ancora il trasporto su strada mondiale, ma è solo questione di tempo prima che gli EV vengano adottati; nel prossimo decennio le persone inizieranno a fare affidamento sui veicoli elettrici.

Sebbene praticamente non vi sia spazio per le emissioni di gas serra negli EV, i benefici dell’elettrificazione del trasporto nel mitigare i cambiamenti ambientali diventano più evidenti quando l’organizzazione degli EV si allinea alla decarbonizzazione delle energie distribuite (DE) nella struttura di intensità carbonica. Le strategie continuano a migliorare la flessibilità elettrica. L’uso degli EV di solito inizia con la formulazione di molti obiettivi, seguiti da specifiche per la ricezione e la ricarica dei veicoli. I piani di approvazione dei veicoli elettrici includono tipicamente programmi di acquisizione per suscitare interesse verso gli EV e distinguersi dal sistema pubblico di infrastrutture di ricarica. D’altra parte, lo sviluppo tecnologico delle vetrine per EV ha portato alla creazione di innumerevoli stazioni di ricarica per EV, con cui la rete di veicoli elettrici (integrazione EV-grid) può essere connessa. Le stazioni di ricarica più recenti possono essere divise in stazioni private e non private, che possono stimolare la ricarica media (livelli 1 e 2) e la ricarica rapida (livelli 3 e DC). Le tariffe elevate per gli EV sono private nelle porte a ricarica moderata. Tuttavia, le future stazioni di ricarica saranno sviluppate in luoghi commerciali per trasformarle in stazioni di servizio per auto elettriche con ampie porte di ricarica. L’innovazione wireless è al centro della futura versatilità delle apparecchiature elettriche. Questi sviluppi progressivi coprono l’intera catena del valore del progetto e l’intera economia circolare: ricerca dei gestori, produzione e lavorazione del petrolio greggio, progettazione delle batterie, nonché produzione, uso e smaltimento (selezione, riutilizzo e riciclo) della batteria e la soluzione per il risparmio complessivo e la sostenibilità. La maggior parte dei progressi attuali delle batterie dipende da particelle di litio, polimeri di particelle di litio o nichel-cadmio, nichel-metallo idruro. Naumanen et al. e il loro team hanno riportato il metodo delle auto con batterie agli ioni di litio solide in Cina, Unione Europea, Giappone e Stati Uniti. Hanno riassunto la maggior parte dell’uso del sistema nazionale di miglioramento delle batterie al punto di un veicolo elettrico. Cina e Stati Uniti sono i principali licenziatari e paesi che monitorano le batterie. Tuttavia, i paesi in via di sviluppo possono appoggiarsi a loro per sostenere i settori di sviluppo e produzione R&D correlati agli EV. Nonostante i progressi delle innovazioni basate sulle batterie, la fase di test delle batterie, la costruzione di strumenti di misurazione, lo smaltimento e il riutilizzo delle batterie e la conduzione di valutazioni sono significativi. Ci sarà un cambiamento nella quantità di CO₂ emessa dalle emissioni di gas serra well-to-wheel (WTW) della flotta EV man mano che diminuiscono sia l’uso di energia sia l’intensità carbonica della generazione elettrica. Pertanto, gli EV potrebbero guidare la decarbonizzazione del settore dei trasporti verso la neutralità carbonica.

Inoltre, le città intelligenti cercano nuove soluzioni per affrontare alcuni dei dilemmi urbani (ambientali, sociali e finanziari) causati dalla rete elettrica, dallo sviluppo e dal funzionamento delle condizioni sottostanti (come veicoli, rifiuti, energia). Tuttavia, questa cooperazione non è sempre riconoscibile e dovrebbe essere testata per ottenere il massimo vantaggio. L’uso di prodotti petroliferi nel sistema di trasporto causa inquinamento atmosferico a causa della formazione di particelle e di cambiamenti meteorologici innaturali causati dalle emissioni di anidride carbonica e di inquinanti atmosferici primari. Ci sono molti veicoli a combustibile minerale nel mondo che possono trasportare sostanze che impoveriscono lo strato di ozono, una delle principali sfide che il mondo deve affrontare. Considerate che il beneficio nel rispondere alla richiesta è migliorare il coordinamento della ricarica utilizzando energia a basso contenuto di carbonio o a basso impatto carbonico. Un altro aspetto essenziale degli EV è la ricarica delle batterie. La velocità di ricarica della batteria dipende dal tipo di EV e dalla carica principale della batteria. Nella maggior parte dei casi, il caricatore è diviso in quattro livelli, dal livello 1 al livello 4. Per completare il punto di controllo, deve essere effettuata una valutazione accurata delle condizioni rilevanti per il veicolo elettrico. Il coordinamento tra energia e uso del suolo e le questioni relative ai cambiamenti della temperatura globale e all’inquinamento atmosferico sono prerequisiti fondamentali per il settore dei trasporti. Pertanto, i produttori di automobili devono solo stabilire incentivi più evidenti per vedere risultati sempre più efficaci. In questo caso particolare, di recente si è concentrata l’attenzione su veicoli con carburante selettivo e EV. L’Agenzia Internazionale per l’Energia (IEA) sta adottando misure per ridurre l’emissione simile di anidride carbonica (CO_2eq), e molti paesi hanno fatto dell’introduzione degli EV sul mercato un obiettivo importante.

Per superare queste difficoltà, questo studio presenta un approccio innovativo allo sviluppo degli EV per fornire una linea guida appropriata per i paesi sviluppati e non sviluppati. Gli EV coordinano vari tipi di risultati individuali e dividono il campo complessivo degli EV in diverse aree chiave, che possono fornire dati sempre più importanti punto per punto. Considerate il beneficio nel rispondere alla richiesta: migliorare il coordinamento della ricarica utilizzando energia a basso contenuto di carbonio o a basso impatto carbonico. Si presume che la rappresentazione della struttura di potenza dell’uso delle risorse di generazione distribuita (DG) sarà ulteriormente migliorata e combinata con energia sostenibile. L’articolo seguente riassume lo stato degli EV, le politiche, la domanda futura e la tecnologia correlata agli EV, approfondendo in particolare gli EV di nuova generazione e i loro approcci. Oggi, lo sviluppo e la manutenzione delle città intelligenti sono argomenti caldi, e i veicoli elettrici svolgono un ruolo essenziale nella crescita delle energie rinnovabili. A questo proposito, questo studio ha affrontato una discussione correlata all’impatto. Infine, lo studio riassume ed esplora alcuni metodi diversi e i loro vantaggi e svantaggi. Queste discussioni forniranno un quadro generale per aumentare la crescita degli EV nel mondo.

Tuttavia, è importante osservare la crescita degli EV nel mondo. La figura mostra un riassunto del parco globale di EV e del mercato delle vendite di EV. Il rapporto sulla quota di mercato mostra che il 3% del totale dei veicoli appena venduti sono EV. Come indicato nel rapporto Navigant Research, questo numero potrebbe superare il 7%, ovvero 6,6 milioni all’anno a livello mondiale entro il 2020. Il trasporto di EV si è sviluppato rapidamente negli ultimi dieci anni; nel 2018, il volume mondiale di trasporto di EV era superiore a 5 milioni. Questo rappresenta un aumento del 63% rispetto all’anno precedente. Nel 2018, circa il 45% degli EV è stato prodotto in Cina, dove il numero totale di EV era di 2,3 milioni, un aumento del 39% rispetto all’anno precedente. In ogni caso, il 24% della flotta mondiale si trova in Europa, mentre gli Stati Uniti hanno il 22%. D’altra parte, la Norvegia è ancora un pioniere mondiale nella produzione di auto elettriche. Circa il 49,10% delle nuove transazioni di auto elettriche nel 2018 è stato quasi il doppio rispetto all’Islanda, con un aumento del 17,50%, e sei volte quello dell’Islanda come la Svezia, con un aumento del 7,20%. La maggior parte degli EV esistenti è stata prodotta negli ultimi anni, e più di 300 milioni di veicoli saranno prodotti entro la fine del 2018. Naturalmente, la maggior parte di essi si trova in Cina. Al contrario, le vendite di veicoli elettrici a due ruote sono centinaia di volte superiori rispetto a qualsiasi altra parte del mondo. Le transazioni con EV sono in aumento. Nel 2018, più di 460.000 auto erano già sulle strade del mondo. Inoltre, nel 2018 sono state vendute 5 milioni di auto passeggeri e EV a bassa velocità. Tutti i veicoli elettrici a bassa velocità (EV) si trovano in Cina. I monopattini elettrici condivisi, spesso noti come monopattini “free-floating”, sono diventati estremamente popolari nelle principali città di tutto il mondo nel 2018 e all’inizio del 2019. Queste flotte di monopattini sono attualmente attive in circa 129 aree urbane negli Stati Uniti; 30 in Europa; 7 in Asia; e 6 in Australia e Nuova Zelanda.