La sostenibilità messa in pratica in garage

La sostenibilità si basa sull’approccio del ciclo di vita di un prodotto. Spesso le persone utilizzano macchine e apparecchi che, dopo una durata di vita (anche definita), presentano un difetto; a quel punto vengono smaltiti e se ne acquista uno nuovo. Anche l’auto è un apparecchio di questo tipo. In sintesi: Durante il periodo di garanzia non dovrebbero verificarsi guasti, poiché la casa automobilistica e/o i fornitori devono farsi carico delle riparazioni sia dal punto di vista materiale che finanziario. Successivamente, i componenti possono o devono guastarsi, poiché è il cliente a doverne sostenere i costi. Se quindi, in un veicolo elettrico a batteria (BEV), il motore elettrico smette di funzionare poco dopo la scadenza della garanzia, la sostituzione costa molto denaro e sorge automaticamente la questione del superamento del valore attuale. La batteria ad alta tensione, componente ancora più costoso, comporta spese notevolmente più elevate in caso di sostituzione completa.

Mentre i veicoli con propulsione convenzionale o ibrida, al termine del loro ciclo di vita, vengono spesso esportati all’estero e, dopo una riparazione, continuano a circolare per decenni, gli attuali sistemi di propulsione alternativi ne sono esclusi. Per i veicoli elettrici a batteria (BEV), tuttavia, è fondamentale ai fini dell’impronta di CO₂ che il consumo energetico nettamente superiore, derivante dalla produzione e dal riciclaggio, e quindi la notevole quantità di «energia grigia», venga compensato da una durata di vita il più lunga possibile. La maggior parte delle case automobilistiche non ha finora applicato questo principio. Finché il periodo di garanzia è in corso, vengono sostituiti interi motori elettrici, sistemi elettronici di potenza, batterie ad alta tensione o caricabatterie di bordo. Al consumatore questo in un primo momento può non interessare: se il veicolo è in garanzia, non paga nulla. A ben vedere, chiunque sappia fare due conti si rende conto che i costi delle prestazioni in garanzia devono essere già calcolati al momento della vendita dell’auto nuova. È quindi il consumatore stesso a pagare il conto in anticipo.

Possibilità di riparazione delle batterie

Il fatto che le batterie ad alta tensione possano essere riparate non è una novità. L’unica domanda che sorge è se, aprendo l’alloggiamento, sia possibile sostituire interi moduli della batteria o effettivamente singole celle. Nella maggior parte dei casi, i produttori installano moduli batteria che, considerati singolarmente, presentano una tensione inferiore a 60 V. Questi non possono essere aperti, poiché le singole celle di una batteria al litio subiscono variazioni di volume durante la carica e la scarica, rimanendo così incastrate nell’alloggiamento della batteria. Inoltre, le singole celle all’interno del modulo sono solitamente incollate e i connettori delle celle sono saldati al laser, il che rende praticamente impossibile una sostituzione non distruttiva. Al momento non è nemmeno in programma il passaggio a celle singole che possano essere sostituite facilmente. Al contrario: alcuni produttori come BYD, Tesla o Porsche, e con essi il Gruppo Volkswagen, puntano sul processo «Cell-to-Pack», in cui tutte le celle vengono incollate direttamente nell’alloggiamento per ridurre la massa complessiva della batteria.

Ciononostante, il fatto che i moduli possano essere sostituiti rappresenta già un progresso per il cliente. Resta da vedere se ciò sia economicamente vantaggioso per i BEV più vecchi. Il tempo di lavoro varia da circa quattro a dieci ore per separare la batteria ad alta tensione dal veicolo tramite un tavolo elevatore, aprire l’alloggiamento sigillato, smontare il modulo difettoso e incollare quello nuovo (pasta termoconduttiva), nonché verificare successivamente la tenuta e rimontarlo. Il fatto che i tecnici dell’officina debbano aver superato con successo l’esame HV3 del marchio in questione e che sia necessaria un’infrastruttura costosa (piattaforma elevatrice, dispositivo di bilanciamento delle celle, tester di tenuta, ecc.) non garantisce di per sé la disponibilità di opzioni di riparazione economiche. Alcuni produttori, come BYD e Tesla, non prevedono la sostituzione di singoli moduli, ma solo quella dell’intera batteria. Ciò stimola lo spirito inventivo del mercato libero. Esistono già officine che riparano le batterie Tesla. Il procedimento consiste nel mettere a nudo la cella difettosa (schiuma di poliuretano) mediante una fresa, tagliare il collegamento tra le celle, inserire una nuova cella (celle rotonde) e successivamente ricollegare le celle e sigillare l’involucro; il tutto a una frazione del prezzo dei ricambi per le batterie complete.

Motori elettrici: ricambi economici, strumenti costosi

Anche nel campo dei motori elettrici ci sono stati dei cambiamenti: se presentavano un difetto durante il periodo di garanzia o successivamente, venivano sostituiti. Il vantaggio del motore elettrico rispetto a un motore a combustione è il numero ridotto di componenti. Di conseguenza, la possibilità di un guasto è in linea di principio limitata: perdite dal rivestimento del liquido di raffreddamento o dalla camera dell’olio lubrificante, problemi di isolamento negli avvolgimenti dello statore, sensori difettosi (angolo di rotazione, temperatura) o cuscinetti del rotore usurati sono tra le cause di guasto.

I sensori difettosi possono solitamente essere sostituiti facilmente e la macchina può quindi essere riparata. In caso di difetti di isolamento, nella maggior parte dei casi la riparazione non è possibile. In tal caso, gli avvolgimenti dello statore dovrebbero essere riavvolti (nel caso di macchine sincrone a eccitazione separata può trattarsi anche del rotore), cosa che semplicemente non è possibile a causa dell’elevata densità di impacchettamento degli avvolgimenti o dei conduttori a forcina (barre di rame sagomate, di forma quadrata o rettangolare). Se il motore elettrico di un ponte sollevatore a due colonne si guasta, può essere riavvolto presso un avvolgitore di motori elettrici e tornerà a funzionare perfettamente. Se nel motore elettrico di un’auto elettrica l’isolamento dei cavi conduttori è difettoso, l’unica soluzione è la sostituzione.

In caso di perdite, come nel caso di cuscinetti difettosi, esistono tuttavia soluzioni di riparazione già collaudate. In entrambi i casi è necessario estrarre il rotore dall’alloggiamento dello statore. Senza un utensile di alta precisione, come un tavolo elevatore dotato di forza sufficiente per contrastare la forza magnetica di un rotore sincrono a magneti permanenti ed estrarlo, la riparazione non è possibile. Con l’attrezzo speciale (vedi immagine), dopo un accurato allineamento, l’albero del rotore viene fissato nella parte superiore e inferiore, si apre il fissaggio a vite dell’alloggiamento e successivamente il rotore viene estratto senza gioco laterale. Durante questa operazione, il rotore non deve toccare lo statore, anche se la distanza tra la parte fissa e quella rotante è di soli 0,5 mm circa. Se il rotore sfrega contro lo statore, il motore elettrico non è più recuperabile. Una volta rimosso il rotore, è possibile sostituire sia gli anelli di tenuta dell’albero sia – attualmente una delle cause di guasto più diffuse – i cuscinetti del rotore.

I due cuscinetti a sfere devono resistere a velocità fino a 20'000 giri/min e oltre, sopportare forze elevate e, a seconda della costruzione, presentano spesso un'usura elevata dovuta alle correnti di cuscinetto. Queste si verificano in presenza di elevate richieste di coppia durante l'accelerazione. A causa dei campi magnetici a tensione alternata, nel motore si generano tensioni per autoinduzione che possono provocare un flusso di corrente tra l’albero del rotore e il carter. Ciò provoca archi elettrici nei cuscinetti a sfere, tra le calotte e le sfere metalliche, causando un’usura da attrito. In alcuni modelli, questo problema può essere risolto con spazzole di messa a terra o cuscinetti a sfere in ceramica. La saldatura puntuale delle sfere d’acciaio provoca depositi metallici e, dopo una fase caratterizzata da lievi rumori provenienti dai cuscinetti, fischi o ronzii annunciano la fine imminente. Grazie ad attrezzi speciali costosi, è tuttavia possibile sostituire i cuscinetti e i kit di tenuta, relativamente economici, e revisionare così il motore elettrico. Il costo è inferiore rispetto alla sostituzione del motore elettrico. Tuttavia, un’officina deve affrontare molti casi di riparazione per ammortizzare il costoso attrezzo speciale.

L'elettronica e la meccanica sono riparabili

Molti guasti sono dovuti, oltre che all'alimentazione dell'impianto elettrico di bordo, a problemi nell'elettronica e nelle periferiche. In caso di guasto di un sensore, di solito si ricorre a valori sostitutivi. Se però la centralina di un sistema presenta un problema, ciò porta inevitabilmente al guasto. Molte aziende si sono specializzate nella riparazione delle schede delle centraline e conoscono bene i punti critici dei rispettivi sistemi elettronici. I professionisti della diagnostica sanno solitamente in anticipo se la causa del guasto è un punto di saldatura freddo o fili di collegamento (interruzione del collegamento dovuta a vibrazioni e/o sbalzi di temperatura), condensatori usurati, stadi di potenza difettosi per il comando degli attuatori o infiltrazioni di umidità. Nella maggior parte dei casi, anche l’hardware può essere riparato dai professionisti a costi contenuti. Ciò rappresenta un vantaggio soprattutto quando, per le auto giovani e d’epoca, non sono più disponibili ricambi nuovi. Per quanto riguarda i componenti elettronici, anche il software può causare problemi (ad esempio l’interruzione di un aggiornamento), che le aziende specializzate, grazie al know-how specifico, sono in grado di risolvere e riportare al corretto funzionamento.

Maggiore è la potenza di trazione, maggiore è anche l’usura nei sistemi di propulsione alternativi: la sostituzione di un cambio automatico con convertitore di coppia o di componenti di un sistema a trazione integrale è spesso notevolmente più costosa di una riparazione. Se le lamelle di un giunto Haldex sono usurate, la sostituzione da parte di professionisti risulta più conveniente rispetto all’acquisto di un ricambio nuovo. La sfida è e rimane quella di procurarsi i ricambi adeguati, che spesso non vengono forniti dal costruttore, ma devono essere acquistati da produttori nella catena di fornitura. Inoltre, anche in questo caso sono necessari professionisti dell’officina che, dopo una diagnosi accurata, dispongano delle conoscenze necessarie per smontare, riparare e successivamente collaudare i componenti. Le aziende con una buona reputazione offrono una garanzia sui componenti riparati, poiché grazie a questo know-how e al controllo qualità ne viene assicurata la funzionalità.

In futuro ci saranno ulteriori ambiti per le riparazioni o si affermerà un mercato dedicato: l’utilizzo di numerosi display, in parte di grandi dimensioni, nei sistemi di infotainment favorirà la diffusione delle possibilità di riparazione, proprio come avvenne in passato per i quadri strumenti (sostituzione dei motori passo-passo per gli indicatori analogici o per le retroilluminazioni difettose degli schermi LCD). La sostituzione di singoli elementi (scheda grafica, ecc.) garantirà anche in questo settore riparazioni più economiche rispetto alla sostituzione completa. Anche i fari a LED a matrice attiva rappresentano un settore interessante per sviluppare competenze nel campo delle riparazioni. Anche in questo caso, la riparazione può risultare più conveniente rispetto alla sostituzione dell’intero faro.