Il parametro maggiormente utilizzato per valutare l’acquisto di un’automobile è senza dubbio il valore di consumo energetico, che siano litri di carburante o kilowattora. Ciò è comprensibile, perché il consumo ha un peso molto elevato nel costo totale di esercizio di un veicolo (TCO – Total Cost of Ownership) ed è un parametro che si va a sommare agli altri costi, come la manutenzione ordinaria e straordinaria, le tasse di proprietà e l’assicurazione. Dal gennaio 2022, è diventato obbligo di legge, per le Case auto, dichiarare in modo chiaro ed esplicito il valore di consumo di carburante e l’autonomia in caso di veicolo EV, oltre alle emissioni di CO2. Per misurare il consumo e le emissioni, i tecnici degli enti omologativi si devono attenere alla metodologia di prova WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure), sigla esplicitata a lato dei valori mostrati agli utilizzatori finali nei cataloghi, nelle schede tecniche e negli annunci pubblicitari. Spesso però ci si interroga su come questi cicli vengano realizzati e se questi cicli mettano in condizioni equiparabili le differenti motorizzazioni. I dubbi e le perplessità nascono soprattutto quando si leggono valori di consumo e di autonomia molto lontani da quelli riscontrati nell’utilizzo reale del veicolo, specialmente per i veicoli elettrici e Plug-in Hybrid.
Un recente studio della Commissione europea, pubblicato a marzo 2024 e riferito ad analisi condotte sui dati rilevati nel 2021, ha dichiarato che: “Il divario medio osservato tra le emissioni di CO2 reali e quelle WLTP e il consumo di carburante delle nuove auto immatricolate nel 2021 è stato del 23,7% (34,6 g CO2/km) per le auto a benzina e del 18,1% (27,8 g CO2/km) per le auto diesel“. Mentre per le Plug-In Hybrid il divario molto più elevato, addirittura il consumo rilevato è stato di 3,5 volte superiore a quello dichiarato dal test WLTP, a dimostrazione che questa tipologia di veicoli viene ricaricata molto meno spesso di quanto si era inizialmente stimato.
Per capire il perché di questi scostamenti, in questo articolo approfondiamo nel dettaglio i cicli di prova WLTP, mettendo in luce i miglioramenti rispetto al precedente test NEDC e i punti che sono ancora da migliorare, per avere risultati realistici sia per i veicoli a combustione che per quelli a batteria.
Che cosa è il WLTP
WLTP è la procedura di prova armonizzata per i veicoli leggeri, cioè autovetture (M1), furgoni e autocarri fino a 3,5 t (N1). Si tratta di una metodologia di prova standardizzata, utilizzata per misurare il consumo di carburante, le emissioni allo scarico e l’autonomia elettrica. Questa metodologia è stata sviluppata con l’obiettivo di fornire dati accurati e affidabili, che riflettano le condizioni di guida del mondo reale, consentendo così agli utilizzatori finali di prendere decisioni ponderate sull’efficienza e sull’impatto ambientale dei veicoli che intendono acquistare. Lo standard WLTP è adottato dalla Comunità Europea e in molti altri Paesi del mondo, ma non in tutti, infatti negli Stati Uniti si applica la EPA e in Cina la CLTC.
Come è nato
Prima che fosse introdotto il test WLTP, lo standard utilizzato in Europa era il NEDC (New European Driving Cycle – Nuovo Ciclo di Guida Europeo). Lo standard NEDC fu però ampiamente criticato per non essere rappresentativo delle condizioni di guida del mondo reale, poiché si basava su schemi di guida obsoleti e velocità artificialmente basse. Pertanto, la necessità di una procedura di test più realistica e trasparente ha portato allo sviluppo del WLTP. Il test WLTP è stato introdotto nel settembre 2017 per i modelli di auto di nuova omologazione e ha sostituito il NEDC nel 2022, dopo una prima fase transitoria tra il 2017 e il 2021, in cui entrambi i test venivano utilizzati.
WLTP Vs NEDC
Rispetto al precedente NEDC, il test WLTP offre diversi miglioramenti, rendendolo sicuramente migliore e più rappresentativo delle condizioni di guida reali per determinare il consumo di carburante, le emissioni di scarico e l’autonomia elettrica nelle autovetture. Innanzitutto, la durata del test è più lunga, circa 30 minuti, mentre il NEDC durava solo 20 minuti. Inoltre, le velocità medie e massime sono più elevate, 46,5 km/h con punte di 131 km/h, e le marce utilizzate cambiano in base al tipo di vettura considerata. Per ogni modello, vengono provate tutte le combinazioni di motore, cambio e allestimento. Il comportamento di guida è più realistico, il test WLTP comprende varie situazioni di guida, come accelerazioni e decelerazioni più rapide, rappresentative degli scenari di guida quotidiani. Infine, sono stati introdotti requisiti di potenza dinamica, considerando l’influenza degli equipaggiamenti opzionali e dei fattori che influiscono sul peso del veicolo, sull’aerodinamica e sulla resistenza al rotolamento. Combinando tutti questi fattori, le differenze di risultato tra WLTP e NEDC possono discostarsi anche del 20%, naturalmente con valori più elevati di consumi ed emissioni nel ciclo WLTP.
Cicli di guida WLTP
Il test WLTP consiste in quattro diversi cicli di guida, per un totale di 23,25 km a una temperatura ambiente di 23 gradi (14°C per la misurazione della CO2), ciascuno pensato per simulare condizioni di guida specifiche. L’intero test WLTP viene condotto in laboratorio utilizzando un banco dinamometrico (banco a rulli), che simula le condizioni stradali. Il veicolo è dotato di apparecchiature di misurazione precise per acquisire dati relativi al consumo di carburante, all’autonomia elettrica, alle emissioni di anidride carbonica, di ossidi di azoto (NOx) e di particolato. Ogni ciclo è costituito da una sequenza predefinita di fasi di accelerazione, decelerazione e guida stazionaria, come visibile anche dal grafico allegato.
Ciclo a bassa velocità: rappresenta la guida urbana, caratterizzata da fermate frequenti, basse velocità e una percentuale maggiore di fasi a bassa accelerazione.
Ciclo a velocità media: simula le condizioni di guida urbane ed extraurbane, concentrandosi su velocità a medio raggio e un mix equilibrato di fasi di accelerazione e decelerazione.
Ciclo ad alta velocità: rispecchia la guida a velocità più elevata su strade ad alto scorrimento ed autostrade, con accelerazioni più rapide e velocità medie più elevate.
Ciclo ad altissima velocità: rappresenta le condizioni di guida più impegnative, coprendo velocità elevate, accelerazioni rapide e richieste di elevata potenza.
I primi due cicli (bassa e media velocità) sono quelli che definiscono il valore di consumo in città, mentre il consumo combinato è determinato dal consumo rilevato durante i quattro cicli. Questi cicli vengono ripetuti più volte per ottenere risultati statisticamente significativi.
Procedura di prova veicoli elettrici
Con riferimento al grafico, il test completo di un veicolo elettrico, utilizzato anche per determinare l’autonomia delle batterie, si compone di diverse fasi. Con la batteria completamente carica, si inizia con il segmento dinamico 1, che comprende tutti e quattro i cicli WLTP (bassa, media, alta e altissima velocità), seguito da due cicli, con velocità bassa e media. I dati acquisiti in questi ultimi due cicli, vengono utilizzati per il valore dichiarato “CITY-CITTÀ’” e non vengono aggiunti o inclusi nel calcolatore combinato. Successivamente, c’è la guida a velocità costante a 100 km/h. Questo tratto serve per abbreviare il test e scaricare la batteria. In seguito, si procede con il segmento dinamico 2, esattamente uguale al primo. Infine, c’è la guida a velocità costante a 100 km/h fino all’esaurimento della batteria (cioè fino a quando la vettura non riesce più a mantenere la velocità di 100 km/h). A questo punto, dopo un periodo di raffreddamento (che non può durare oltre i 120 minuti) si ricarica la batteria al 100%, misurando l’energia introdotta dalla rete. Durante il test, vengono misurate la corrente elettrica e la tensione prelevata dalla batteria. La normativa WLTP afferma che “il produttore può utilizzare i dati di misurazione della corrente di bordo. L’esattezza di questi dati deve essere dimostrata e quindi validata all’autorità di omologazione.”
Calcolo dell’autonomia della batteria
L’autonomia garantita dal pacco batterie di un’auto elettrica è espressa in chilometri ed è calcolata tramite la seguente formula:
Autonomia elettrica (km) = energia utilizzabile della batteria (determinata misurando il consumo fino allo spegnimento (Wh) / consumo di energia elettrica (Wh/km).
Dove il consumo di energia elettrica (EC = Electric Consumption) è espresso in Wh/km ed è calcolato come:
EC (Wh/km) = variazione di energia elettrica durante il periodo del ciclo (Wh) / distanza percorsa (km).
Dove la variazione di energia è data da: (tensione x corrente nel tempo) / 3600 (per ottenere Wh).
Efficienza elettrica WLTP Vs Consumo
La metodologia di prova WLTP si riferisce all’efficienza come al consumo di energia elettrica, ma con una definizione diversa da quello che viene misurato dai computer di bordo dei veicoli elettrici. Si basa infatti sull’energia elettrica ricaricata dalla rete e non da quella “prelevata” dalla batteria:
Efficienza (Wh/km) = Energia elettrica ricaricata da rete per la carica completa (Wh) / Autonomia elettrica (km).
Per questo motivo, non è raro verificare sul computer di bordo delle BEV valori di consumo a volte migliori di quanto dichiarato nel ciclo WLTP, ma semplicemente perché si stanno paragonando due valori diversi. Uno si riferisce all’energia ricaricata dalla rete, l’altro all’energia che proviene dalla batteria. Quest’ultimo parametro, visualizzato sul dashboard delle BEV, non prende in considerazione le perdite di energia durante la ricarica, che variano dal 7% al 12%, con valori più alti se la temperatura esterna scende sotto i 20°C.
Punti deboli della metodologia WLTP
Nonostante la metodologia di prova WLTP sia un notevole passo avanti rispetto alla precedente NEDC, presenta molti punti deboli, che riguardano specialmente la guida in elettrico e la conseguente stima dell’autonomia. Tali mancanze e approssimazioni rischiano di alterare i valori dichiarati e quindi di influenzare la scelta degli utilizzatori finali. La prima anomalia riguarda la temperatura di test a 23°C. Sappiamo infatti che l’efficienza delle batterie si riduce notevolmente alle basse temperature (con una perdita stimata dell’1.2% per ogni grado sotto i 20°C) e anche la ricarica elettrica diventa meno efficiente, aumentando così le perdite e la richiesta di energia dalla rete. Inoltre, la guida a basse temperature, comporterebbe anche un gravoso utilizzo della pompa di calore, che penalizzerebbe ulteriormente i consumi delle elettriche. È poi assente un ciclo sufficientemente lungo a velocità elevata e costante, a 130 km/h per esempio, che simuli cioè la guida autostradale. A queste velocità, oltre alle resistenze di rotolamento, cresce soprattutto la resistenza aerodinamica (essendo proporzionale al quadrato della velocità). Entrambe le dissipazioni non possono essere recuperate nel bilancio energetico, a differenza dell’energia utilizzata per accelerare il veicolo, che invece può essere recuperata in fase di decelerazione. Infine, la resistenza aerodinamica viene misurata in galleria del vento e applicata tramite formule – visto che il test si svolge sui rulli – senza considerare la presenza di vento.
Risultati falsati per le Plug-In
Ma i veicoli che più si discostano dalla simulazione dei consumi con la metodologia WLPT sono i Plug-in Hybrid (PHEV). Alcuni studi condotti dal prestigioso consiglio ICCT (International Council on Clean Transportation) dimostrano infatti come questa tipologia di veicolo nella realtà faccia più affidamento sul motore a combustione (circa il doppio) rispetto a quanto mostrano i risultati dei test. In sede di omologazione, infatti, il test WLTP restituisce valori dell’ordine di 1÷2 l/100 km. Questi dati, ovviamente, si riflettono sulle emissioni di CO2, portando valori a molto bassi. I tecnici dell’ICTT hanno utilizzato i dati sulle emissioni effettive di oltre 100.000 ibridi plug-in provenienti da fonti come i database delle auto aziendali o i siti web di monitoraggio del consumo di carburante. Le ragioni del risultato così eclatante dell’ICCT includono il fatto che gli ibridi plug-in vengono ricaricati meno frequentemente di quanto ipotizzato dal test e hanno un’autonomia elettrica più breve. La possibilità di svolgere il test ricorrendo alla completa carica della batteria durante il test si discosta molto dall’utilizzo reale in cui spesso le ibride plug-in non possono fare ricorso alla componente elettrica perché la batteria è scarica. La deviazione nel mondo reale è ancora più elevata per le auto aziendali, probabilmente perché i conducenti sono meno incentivati a caricare il veicolo – un’opzione più economica rispetto al rifornimento – se il carburante è pagato dall’azienda. I consumi possono così lievitare, per un’automobile ibrida plug-in, con batteria scarica, attorno a 7-8 l/100 km, valori lontanissimi da quello omologato.
Entro il 2025 una revisione
Le evidenti mancanze e approssimazioni della metodologia WLTP, nonché l’inadeguatezza dei risultati dei test per i veicoli PHEV, non correlati al livello di carica della batteria, rendono quanto mai necessaria e urgente una revisione dello standard WLTP. Alcune fonti hanno anticipato come sia già in fase di discussione una revisione, con un target di pubblicazione entro il 2025, soprattutto per correggere le deviazioni dei veicoli Plug-in Hybrid. La revisione avverrà prendendo in considerazione diversi fattori di correzione e i dati effettivi raccolti dai veicoli su strada a partire dal 2021. L’obiettivo principale sarà quello di fornire un’indicazione reale del consumo prodotto dalle ibride Plug-in, in modo strettamente correlato al livello di carica della batteria. La modifica del test avrà sicuramente un forte impatto sulla reputazione di questa tipologia di powertrain, che non dovrebbe essere trattata allo stesso modo dei BEV quando si definiscono le politiche di incentivi per la mobilità sostenibile.
