La transizione verso automobili elettriche segna una svolta rivoluzionaria verso la mobilità sostenibile e apre anche un nuovo mondo di opportunità professionali per gli ingegneri elettronici. L’adozione delle automobili elettriche, infatti, è un cambiamento che richiede competenze avanzate nel campo, aumentando notevolmente la domanda di professionisti specializzati nell’ingegneria elettronica.

Questa crescente richiesta di competenze si riflette chiaramente nei dati relativi ai primi sette mesi del 2023 in Europa, dove il panorama delle automobili elettriche ha segnato un notevole aumento del 54,7% rispetto allo stesso periodo del 2022. Questi numeri confermano il ruolo cruciale che gli ingegneri elettronici possono avere nella spinta verso un futuro automobilistico più sostenibile e tecnologicamente avanzato. Inoltre, nell’odierno contesto urbano circolano anche altri veicoli elettrici che facilitano gli spostamenti, soprattutto nelle grandi città. I mezzi pubblici a trazione elettrica, le e-bike, gli scooter e i monopattini elettrici sono un esempio della diversificazione dei veicoli ecologici che rispecchia l’evoluzione della mobilità.

La crescente adozione di soluzioni di trasporto più sostenibili e innovative sta generando un aumento significativo nella domanda, fornitura e distribuzione di energia elettrica. Ed è nell’ottica di un futuro della mobilità urbana sempre più alimentato da fonti energetiche pulite e all’avanguardia che si configura anche la necessità di sviluppare infrastrutture energetiche avanzate. Infatti, non si tratta solo di una scelta di mobilità ma anche di un passo importante verso la creazione di città più sostenibili, dove l’ingegnere elettronico trova ampio spazio contribuendo alla progettazione e all’innovazione tecnologica necessarie per alimentare il cambiamento. Le aziende che operano nel settore automobilistico hanno maturato questa consapevolezza già da tempo ampliando le opportunità di inserimento per gli ingegneri elettronici e consolidando i vari ruoli attraverso le collaborazioni con le università.

Il motore dell’automobile elettrica

Nell’automobile elettrica, il tradizionale motore a combustione è stato sostituito da un sistema di propulsione elettrica, nel quale la batteria emerge come l’elemento chiave che fornisce energia al veicolo. Quelle maggiormente impiegate sono le batterie agli ioni di litio che presentano diversi vantaggi come la rapidità della ricarica e un’ottima autonomia racchiusa in un formato estremamente compatto. Una batteria agli ioni di litio di media capacità può contenere fino a 7.000 celle e dispone di un sistema di raffreddamento liquido che ne previene il surriscaldamento.

Ma la vera centrale operativa delle automobili elettriche è l’inverter che trasferisce l’energia dalla batteria al motore trasformandola in corrente alternata. Questa andrà ad alimentare il motore elettrico che, a sua volta, la convertirà in movimento meccanico consentendo all’automobile di spostarsi. Il motore può funzionare anche come generatore e ricaricare la batteria quando l’auto è ferma o in frenata, convertendo l’energia cinetica in eccesso in elettricità.

Rispetto alle automobili tradizionali, quelle moderne presentano un complesso sistema elettronico diventato ormai essenziale per la guida su strada. Parliamo di sensori, centraline, computer di bordo, indicatori e sistemi di diagnosi che costituiscono l’elettronica di controllo. Questo complesso sistema elettronico ottimizza l’efficienza complessiva del veicolo, regola la potenza del motore in base alle richieste di chi guida e gestisce la ricarica. Ogni automobile elettrica è dotata di due prese: una per la ricarica domestica e l’altra per la ricarica in mobilità. La ricarica domestica è economicamente conveniente ma più lenta (2,3 kWh) mentre la ricarica in mobilità consente di velocizzare i tempi che possono variare a seconda della potenza erogata dalla colonnina (11, 22 o 50 kWh sono le potenze più diffuse).

L’elettronica ha guadagnato spazio anche nella fase di riparazione che in passato era prevalentemente legata agli interventi meccanici eseguiti manualmente dai meccanici. Oggi, le riparazioni vengono gestite automaticamente da computer e software. Questo è uno dei tanti aspetti del settore automobilistico che privilegia l’elettronica più che la meccanica, mirando a ottimizzare le prestazioni, i consumi, l’efficienza, la sicurezza e il comfort di guida, nonché a ridurre l’impatto ambientale.

Opportunità e sfide per l’ingegnere elettronico

Le vetture elettriche rappresentano un’opportunità concreta per ridurre in modo significativo le emissioni di gas serra e l’inquinamento atmosferico. Ecco perché la normativa europea ha introdotto disposizioni che prevedono una riduzione del 37% delle emissioni di CO₂ entro il 2030 attraverso l’introduzione sul mercato di automobili a emissioni zero, andando a incidere notevolmente sulla diffusione della mobilità elettrica. Questo significa che gli ingegneri elettronici si troveranno di fronte a nuove opportunità da cogliere e importanti sfide da vincere.

L’industria automobilistica elettrica sarà un motore trainante per l’innovazione e lo sviluppo tecnologico attraverso la progettazione e realizzazione di soluzioni innovative per batterie, sistemi di ricarica, connettività e guida autonoma che possono migliorare l’impatto ambientale e arricchire l’esperienza di guida. Si apriranno nuovi mercati e opportunità commerciali come, per esempio, la produzione e la vendita di componenti elettrici, lo sviluppo delle infrastrutture di ricarica e i servizi di mobilità.

Le sfide più avvincenti, invece, riguarderanno la progettazione e realizzazione di infrastrutture in grado di garantire la presenza capillare di colonnine di ricarica, anche in quelle zone più difficili da raggiungere. Si tratta di un obiettivo che richiede precisi piani di sviluppo, investimenti mirati e soprattutto l’applicazione di tecnologie avanzate nel campo dell’elettronica.

Nonostante i progressi compiuti, l’autonomia delle batterie continua a destare preoccupazione alimentando lo scetticismo tra i consumatori. Gli ingegneri elettronici dovranno migliorare continuamente l’autonomia dei veicoli per garantire la percorrenza di lunghe distanze. Solo in questo modo sarà possibile sostituire completamente le tradizionali automobili a combustione.

L’aspetto a cui si sta lavorando attualmente è l’ottimizzazione della fase di produzione delle batterie, perché è vero che le automobili elettriche non producono emissioni, ma la generazione dell’elettricità utilizzata per la ricarica può avere un impatto ambientale significativo. Pertanto, l’ingegnere elettronico si troverà a dover controllare attentamente l’estrazione delle materie prime, promuovere il riciclo delle batterie e studiare fonti di energia rinnovabile per la ricarica.

In questo contesto estremamente innovativo, gli ingegneri elettronici partecipano attivamente alla corsa dell’Europa verso la neutralità carbonica che si vuole raggiungere entro il 2050 e che passa attraverso l’adozione delle automobili elettriche.