Ricarica Wireless Auto Elettriche: Amica o Nemica Invisibile? Scopriamo la Verità sui Campi Elettromagnetici!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una cosa che mi incuriosisce tantissimo e che, scommetto, interessa anche molti di voi: la ricarica wireless delle auto elettriche. Figo, vero? Arrivi, parcheggi e l’auto si ricarica da sola, senza bisogno di armeggiare con cavi e prese, magari sotto la pioggia o al freddo. Sembra fantascienza, ma è una tecnologia sempre più presente, chiamata IPT (Inductive Power Transfer).

Però, come spesso accade con le novità tecnologiche, sorge spontanea una domanda: ma sarà sicura? In particolare, c’è un aspetto che genera un po’ di dibattito e qualche preoccupazione: i campi elettromagnetici (EMF) generati durante la ricarica. Sono dannosi per noi? Possono interferire con dispositivi medici come i pacemaker?

Ecco, proprio di questo voglio chiacchierare oggi. Mi sono imbattuto in uno studio scientifico recentissimo che ha messo sotto la lente d’ingrandimento proprio la sicurezza di questi sistemi. E le notizie, ve lo anticipo, sono piuttosto rassicuranti!

Ma come funziona esattamente la ricarica wireless?

Immaginate due “piastre” speciali: una annegata nel pavimento del parcheggio (il trasmettitore) e una montata sotto la vostra auto elettrica (il ricevitore). Quando parcheggiate l’auto sopra la piastra a terra, questa genera un campo magnetico ad alta frequenza (tra i 79 e i 90 kHz, per i più tecnici). Questo campo “attraversa” l’aria (il cosiddetto air gap, che può variare da 10 a 25 cm circa, a seconda della classe del veicolo) e induce una corrente elettrica nella piastra ricevente sotto l’auto. Questa corrente viene poi convertita e usata per caricare la batteria. Semplice, no?

Esistono principalmente due tipi di design per queste piastre, raccomandati anche dallo standard internazionale SAE J2954 (che è un po’ la bibbia per la ricarica wireless):

• Circular Pad (CP): Una piastra circolare.
• Double-D Pad (DDP): Una piastra con una forma che ricorda due “D” affiancate.

Queste piastre possono essere usate sia come trasmettitori (a terra) che come ricevitori (sull’auto), dando origine a diverse combinazioni possibili.

La domanda cruciale: è sicura? I limiti ICNIRP

Torniamo alla nostra domanda principale: i campi elettromagnetici (EMF) generati sono pericolosi? Per rispondere, dobbiamo fare riferimento alle linee guida stabilite da organizzazioni internazionali come l’ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection). L’ICNIRP ha pubblicato delle raccomandazioni sui limiti di esposizione sicuri ai campi elettromagnetici, aggiornate nel tempo (le versioni principali sono del 1998 e del 2010).

Questi limiti definiscono i livelli massimi di campo magnetico (misurato in microtesla, µT) e di campo elettrico (misurato in Volt per metro, V/m) considerati sicuri per la salute umana, inclusi i portatori di dispositivi medici impiantabili come i pacemaker. Lo standard SAE J2954, per esempio, adotta un limite cautelativo di 15 µT per il campo magnetico, basandosi sulle linee guida ICNIRP 2010, per proteggere sia le persone che i dispositivi medici. Per il campo elettrico, il limite è di 83 V/m (ICNIRP 2010). La versione ICNIRP 1998 è ancora più restrittiva per il campo magnetico, fissando il limite a 6.25 µT.

Lo studio: cosa hanno fatto i ricercatori?

I ricercatori autori dello studio che ho letto hanno fatto un lavoro certosino. Hanno preso le due configurazioni di piastre più comuni (CP e DDP) e hanno creato dei modelli 3D super dettagliati al computer (usando la tecnica degli elementi finiti, FEM) per simulare quattro scenari di ricarica a 11.1 kVA (un livello di potenza comune, definito WPT3 dallo standard SAE J2954) e con una distanza tra le piastre (air gap) tipica dei SUV e veicoli più alti (la classe Z3, tra 170 e 250 mm).

Le quattro configurazioni testate sono state:

• Trasmettitore DDP – Ricevitore DDP (DDPT-DDPR)
• Trasmettitore DDP – Ricevitore CP (DDPT-CPR)
• Trasmettitore CP – Ricevitore CP (CPT-CPR)
• Trasmettitore CP – Ricevitore DDP (CPT-DDPR)

Per ogni configurazione, hanno simulato il funzionamento non solo in condizioni ideali (auto perfettamente allineata sopra la piastra), ma anche in scenari di disallineamento, sia laterale (l’auto è spostata un po’ a destra/sinistra o avanti/indietro) che angolare (l’auto è leggermente inclinata). Sappiamo tutti che parcheggiare perfettamente al millimetro è quasi impossibile, quindi testare queste condizioni “reali” è fondamentale!

Hanno calcolato i valori dei campi elettromagnetici (sia magnetico B che elettrico E) nei punti critici intorno al veicolo, seguendo le procedure di test definite dallo standard SAE J2954, per vedere se rimanevano entro i limiti di sicurezza ICNIRP. Hanno anche ottimizzato i circuiti elettronici associati (le cosiddette reti di compensazione) per massimizzare l’efficienza del trasferimento di energia, che è arrivata fino a un ottimo 95.93%!

Cosa hanno scoperto? (Spoiler: buone notizie!)

E ora, i risultati! Tenetevi forte: tutte e quattro le configurazioni testate rispettano ampiamente i limiti di sicurezza stabiliti dalle linee guida ICNIRP 2010 (B ≤ 15 µT e E ≤ 83 V/m). Questo vale sia in condizioni di allineamento perfetto che nei casi di disallineamento considerati (spostamenti fino a ±75/100 mm e rotazioni fino a 10°). Il valore massimo di campo magnetico misurato è risultato inferiore del 28.8% rispetto al limite, lasciando un buon margine di sicurezza. Anche i valori del campo elettrico sono rimasti ben al di sotto della soglia.

Ma c’è di più. I ricercatori hanno voluto verificare la conformità anche con le linee guida ICNIRP 1998, che sono più severe per il campo magnetico (B ≤ 6.25 µT) e sono ancora legalmente valide in molti paesi europei. Ebbene, le configurazioni “omogenee” (CPT-CPR e DDPT-DDPR) rispettano anche questo limite più stringente! Fantastico, no?

Le configurazioni “miste” (DDPT-CPR e CPT-DDPR), invece, in alcune condizioni di disallineamento superavano leggermente il limite dei 6.25 µT. Ma niente panico! I ricercatori hanno dimostrato che è sufficiente ridurre la potenza di ricarica di una piccola percentuale (tra il 6% e il 9%) per far rientrare anche queste configurazioni nei limiti del 1998, senza compromettere significativamente la funzionalità e aumentando persino leggermente l’efficienza.

Un altro risultato interessante è che sia i ricevitori CP che quelli DDP funzionano bene indipendentemente dal tipo di trasmettitore (CP o DDP) utilizzato a terra, garantendo quindi una buona compatibilità tra sistemi diversi.

Non solo EMF: uno sguardo agli altri aspetti di sicurezza

Ovviamente, la sicurezza della ricarica wireless non riguarda solo i campi elettromagnetici. Lo studio menziona anche altre aree importanti su cui la ricerca sta lavorando:

• Rischi termici: Le piastre, soprattutto quella a terra, possono surriscaldarsi a causa delle perdite di energia, specialmente se c’è disallineamento. Questo può portare a degradazione dei materiali o, in casi estremi, a rischi di incendio. Sono fondamentali sistemi di gestione termica e raffreddamento adeguati.
• Rilevamento di oggetti estranei (FOD – Foreign Object Detection): Se un oggetto metallico (una lattina, una vite, ecc.) finisce tra le due piastre durante la ricarica, può surriscaldarsi pericolosamente a causa delle correnti indotte. I sistemi devono essere in grado di rilevare questi oggetti e interrompere la ricarica.
• Interferenza elettromagnetica (EMI): I campi generati potrebbero potenzialmente interferire con altri dispositivi elettronici, sia all’interno dell’auto che nelle vicinanze. Tecniche di schermatura (passive, con materiali come alluminio e ferrite, o attive) sono cruciali per minimizzare queste emissioni.

Anche se questo studio si è concentrato sugli EMF, è importante sapere che la sicurezza viene affrontata a 360 gradi.

In conclusione: possiamo stare tranquilli?

Direi proprio di sì! Questo studio, basato su simulazioni rigorose e standard internazionali, ci dice che le tecnologie di ricarica wireless per auto elettriche, almeno per le configurazioni più comuni e per potenze fino a 11.1 kVA, possono essere progettate per essere sicure dal punto di vista dell’esposizione ai campi elettromagnetici, rispettando le linee guida internazionali sia per la popolazione generale che per i portatori di pacemaker.

Le configurazioni CPT-CPR e DDPT-DDPR sembrano essere intrinsecamente più “caute”, rispettando anche i limiti più stringenti del 1998. Le configurazioni miste richiedono un piccolo aggiustamento sulla potenza per raggiungere lo stesso livello di cautela, ma rimangono comunque sicure secondo gli standard più recenti (2010).

Certo, la ricerca non si ferma qui. Ci sono ancora aspetti da approfondire, come gli effetti dell’esposizione a lungo termine (anche se i livelli sono bassi), la sicurezza a potenze ancora più elevate (si parla già di sistemi da 20 kW, 50 kW e oltre!), l’interoperabilità e l’impatto di diverse condizioni ambientali o di installazione.

Ma per ora, possiamo guardare alla ricarica wireless non solo come a una comodità incredibile, ma anche come a una tecnologia che, se ben progettata e implementata seguendo gli standard, non deve farci paura per via dei “campi invisibili”. E voi, cosa ne pensate? Siete pronti a dire addio ai cavi? Fatemelo sapere!

Fonte: Springer