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L’elettrificazione dell’auto è davvero il futuro? Prima parte

APPROFONDIMENTO – Il percorso verso l’elettrificazione ci viene prospettato come l’unica soluzione per il mondo dell’auto, tra tanti dubbi proviamo a fare un po’ di chiarezza sul tema

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Tutti coloro che hanno vissuto con passione un mondo dei motori fatto dei profumi della benzina, o ancor meglio dell’olio ricinato che si usava (si usa ancora, ma in contesti sempre più limitati) per i motori due tempi da competizione, tra pochi anni dovranno mettersi il cuore in pace. Si, perché tutto quello che hanno amato resterà solo un ricordo, relegato a tale dall’ascesa delle motorizzazioni elettriche. Un incubo per i “petrolhead”, un sogno per chi vive le innovazioni tecnologiche in chiave positiva. Accantonando le riflessioni romantiche, che non hanno mai fermato il progresso e che nemmeno in futuro potranno farlo, proviamo a fare chiarezza su un tema tanto caldo, quanto poco conosciuto in tutti i suoi risvolti.

BEV e PHEV, COSA SONO?

Si parla di elettrificazione, più che di auto elettriche, perché le soluzioni adottate ed adottabili sono più d’una. Partiamo da un dato di fatto, il motore elettrico è più efficiente di quello endotermico a combustione interna (diesel o benzina che sia). Raggiunge un valore prossimo al 90%, quando il motore termico della Mercedes di Formula 1 ha stabilito un record pochi anni fa, superando per la prima volta la soglia del 50%. Le auto in produzione si fermano molto prima, intorno al 30% per i sempre più rari aspirati, qualcosa in più per i moderni sovralimentati ad elevata efficienza.

L’efficienza è il rapporto tra energia introdotta sotto forma di combustile e quella prodotta dal propulsore. Il fatto che ci sia una perdita ad ogni trasformazione è evidente ed è il motivo per il quale alcune delle soluzioni viste in passato ed ancora oggi utilizzate, sono dei compromessi destinati a sparire in futuro. Le due forme di elettrificazione più di attualità vanno sotto gli acronimi di BEV (Battery Electric Vehicles) e PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), ma troviamo anche le ibride standard (dove una piccola batteria viene caricata unicamente recuperando energia in frenata o dal motore termico), vetture con range extender e quelle alimentate ad idrogeno. L’elenco potrebbe essere ancora più lungo, perché di fatto siamo ancora in una fase in cui la sperimentazione è forte, a testimonianza che la strada è lungi dell’essere ben definita.

RANGE EXTENDER, SOLUZIONE TAMPONE DESTINATA A SCOMPARIRE

Partiamo dalle range extender, che nascono come le conosciamo oggi con la Opel Ampera (e la gemella Chevrolet Volt) nel 2011, che conquistò subito il premio di Auto dell'anno 2012, proprio per l’innovazione introdotta. Quello che erano (e continuano ad essere, anche se in forma leggermente ridotta) i limiti delle auto elettriche, cioè autonomia e tempi di ricarica, venivano superati utilizzando un motore termico per generare l’energia per alimentare la parte elettrica. La vettura nasceva con le ruote mosse unicamente dal motore “a corrente”, con le batterie che le garantivano un’autonomia di per se limitata (circa 70 km), al termine dei quali subentrava il generatore.

Tuttora esistono vetture che adottano il range extender con un motore termico utilizzato come generatore, come la BMW i3, ma continua ad essere una soluzione “tampone”, con pregi e difetti. Non connettere le ruote al propulsore termico si traduce nel vantaggio di una riduzione delle parti meccaniche necessarie, ma soprattutto nel farlo funzionare al regime di maggior efficienza. Lo svantaggio di un tale sistema è dato invece dalla ulteriore trasfomazione di energia (il termico usa benzina per produrre l’energia elettrica che il motore elettrico trasforma poi nel moto delle ruote). In più, come tutte le soluzioni ibride, si raddoppiano il numero di motori e di altre componenti, che diventano una zavorra da portarsi in giro.

IBRIDO PURO E PLUG-IN

Sul tema elettrificazione ognuno si è un po’ specializzato nelle ultime due decadi. Toyota lo ha fatto con le ibride, prima tra tutte la Prius che, dal 1997 in poi ha sdoganato il tema delle auto ibride benzina / elettrico. Il caso d’uso sono i Taxi, che hanno reso evidente ad una platea piuttosto ampia i benefici di questa tecnologia. Le ibride in contesto urbano hanno infatti dimostrato di consumare meno delle vetture a gasolio, da sempre le preferite da chi macina chilometri. Di strada ne è stata fatta molta dalla prima Prius di fine XX secolo, ma restano ancora oggi buona parte dei concetti di quel primissimo esperimento.

Anche qui con pregi e difetti, visto che il maggior peso dato dalla presenza della parte termica e di quella elettrica, al di fuori dalle città, si traduce ancora oggi in una efficienza meno “entusiasmante” di quella più tangibile in utilizzo urbano. Si arriva poi alle PHEV, in cui il pacco batterie ha una capacità maggiore (di solito circa 10 kWh, una via di mezzo tra quelli delle ibride pure – intorno a 1-2 kWh - e delle elettriche pure) per poter garantire una autonomia tangibile, in uso completamente elettrico.

Le applicazioni attuali vanno dalle citycar alle hypercar (persino le Formula 1 sono delle ibride, anche se non plug-in) e questa tecnologia può essere sfruttata per differenti motivazioni, a seconda delle esigenze. Di base per le case automobilistica la prima è legata alle ridotte emissioni in ciclo di omologazione. Per ottemperare alle sempre più stringenti norme, è diventato un minor costo elettrificare piuttosto che rendere meno inquinante un propulsore termico. Nella vita di tutti i giorni una PHEV mette invece a disposizione una vettura dalla doppia, o anche tripla anima. Nella tratta casa – ufficio, ad esempio, si possono sfruttare quelle poche decine di km concessi dalle batterie, senza consumare una goccia di carburante, mentre su trasferimenti più lunghi si mette in gioco il motore a benzina (o a gasolio in alcuni casi) aiutato dalla parte elettrica per incrementarne l’efficienza.

Alcune vetture poi riducono il compito del motore termico quasi esclusivamente a quello di generatore, un po’ come abbiamo visto per le range extender, come ad esempio avviene per la Honda CR-V Hybrid. Proprio sulle ibride, siano esse classiche o plug-in, la sperimentazione la fa ancora da padrona. Pensiamo ancora ad una supercar come la Honda NSX (che abbiamo da poco provato e che è anche la protagonista di un confronto tra la sua moderna tecnologia ed il fascino anni '80 della Ferrari F40), che è una vetrina di tecnologie. Adotta infatti un motore elettrico che funziona interagendo con il termico, ma anche due altre unità sulle singole ruote anteriori, il cui scopo è prettamente legato a migliorare l’handling di guida. Nelle curve i due piccoli motori elettrici posso generare coppia negativa, frenando la ruota interna e consentendo alla NSX di recuperare il punto di corda anche se la velocità di percorrenza è più elevata di quella che la fisica le concederebbe.

Così sembra di guidare una vettura più leggera (Honda parla di 200 kg), recuperando quella zavorra messa insieme dal totale di quattro propulsori, dieci radiatori, batterie ed altre parti meccaniche. Chi vi scrive ha avuto la fortuna di provarla in anteprima al debutto nel 2016, prevedendo che questo dettaglio, il torque vectoring gestito attraverso motori elettrici sulle ruote anteriori, era così efficacie che si sarebbe rivisto su altre supercar. Così è stato, ad esempio con la Ferrari SF90 Stradale.

E L’IDROGENO?

Tra le prime fu BMW a mostrare al mondo un concreto esperimento di vettura alimentata ad idrogeno. Si trattava della sua ammiraglia, denominata in quel caso Hydrogen 7, con una versione rivista del poderoso V12 da 6 litri, in grado di funzionare sostituendo la benzina con l’idrogeno. Si trattava quindi di un HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle), mentre oggi la sperimentazione intorno a questo combustibile vede la realizzazione delle FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle), anche per la casa dell’Elica con la i Hydrogen NEXT su base X5, oppure con la Toyota Mirai. Si tratta di auto con motori elettrici, che si liberano dei vincoli legati ad autonomia e tempi di ricarica, eliminando le batterie e sostituite con celle a combustibile. Queste producono corrente con la trasformazione dell’idrogeno (elettrolisi inversa, che genera appunto energia elettrica e “innocua” acqua), limitando le problematiche (si fa per dire) al solo stoccaggio di questa sostanza. L’eventuale presenza di un piccolo pacco batterie in questo caso è dovuta all’esigenza di non perdere l’energia generata in fase di frenata, mentre il rifornimento di idrogeno offre ovvii vantaggi in termini di tempo, simili a quelli di una vettura a benzina o diesel. Molti credono che questa sia la strada “giusta”, perché sfrutta l’elevata efficienza della propulsione elettrica, ma evitando i problemi di autonomia e tempi di ricarica. Il problema è però legato alle difficoltà attuali nella produzione, stoccaggio e distribuzione dell’idrogeno, che sono lontani dall’essere risolti, precludendone una diffusione di massa in breve tempo. Per quanto riguarda le elettriche pure, le BEV (Battery Electric Vehicles), con tutti i dettagli e le considerazioni, vi rimandiamo alla seconda parte di questa introduzione al tema dell’elettrificazione.

►►VEDI ANCHE LA SECONDA PARTE 

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