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pubblicato il 24 novembre 2013

Auto ibride, una storia secolare

Approdate sul mercato nel 1997, hanno un'origine lontana che risale alla fine dell'Ottocento

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Sono passati poco più di 15 anni dal debutto sul mercato della prima auto ibrida moderna, la Toyota Prius. Un tempo breve che non le rende vetture d'epoca, ma significativo per i notevoli progressi compiuti che hanno portato la tecnologia che abbina un motore elettrico a uno tradizionale ad essere sempre più efficiente. Un'evoluzione rapida che è mancata durante la storia lunga più di un secolo della messa a punto della soluzione ibrida.

I MODELLI DELL'OTTOCENTO
Le origini delle auto ibride sono molto confuse per la scarsa documentazione reperibile sugli ultimi anni dell'Ottocento, quando in molti fanno risalire il debutto sul mercato del primo veicolo a propulsione ibrida. Difficile, però, attribuire il primato a un modello specifico considerato che la tecnologia è proposta con alterni successi da molti. L'ingegnere americano Justus Entz, ad esempio, realizza un carrello ibrido nel 1897, mentre le cronache parlano di due modelli con tale tecnologia presentati al Salone di Parigi del 1899 e di un'auto, la Krieger Hybrid, prodotta nel 1903. Al 1897 risalirebbe anche un brevetto che accredita “l'invenzione” del sistema ibrido a un giovane ingegnere austriaco destinato a fare carriera, Ferdinand Porsche.

LA LOHNER-PORSCHE
Da poco assunto alla “k.u.k-Hofwagenfabrik Jakob Lohner & Co.” di Florisdorf, vicino a Vienna, Porsche progetta una vettura spinta da quattro motori elettrici inseriti nel mozzo delle ruote. Auto che, come le altre elettriche sul mercato, ha il difetto del peso eccessivo dovuto alle batterie e all'autonomia di poche decine di chilometri. Limiti che Porsche pensa di superare riducendo il numero di accumulatori e aggiungendo un'unità a combustione che funge da generatore per la ricarica delle batterie. Dopo avere sperimentato dei propulsori della DeDion-Buton, Ferdinand opta per un quattro cilindri Daimler e per la trazione anteriore fornita dai due “motori-ruota”. Una soluzione che sarà adottata per costruire nel primo decennio del Novecento diversi esemplari con caratteristiche e prestazioni differenzi, come una variante da gara che, si narra, si in grado di viaggiare a 80 km/h, velocità “folle” per l'epoca. E' la Lohner Semper Vivus, nota anche come Lohner-Porsche Mixte Hybrid.

LA CATENA DI MONTAGGIO DI FORD
A seguire le orme di Porsche, come detto, sono in molti. Tra questi il belga Henri Pieper che all'inizio del secolo presenta una vetturetta nel quale l'unità elettrica supporta nella trazione quella a combustione quando è richiesto un maggiore spunto. La nuova tecnologia viene utilizzata dalla Auto-Mixte per produrre veicoli commerciali negli anni Dieci ed è seguita dal brevetto di un'auto benzina-elettrica dell'ingegnere americano Piper. Innovazioni che, però, sono destinate ad avere vita breve: Henry Ford migliora i motori a benzina eliminando alcuni problemi di rilievo, quale vibrazioni, rumore e odori dagli scarichi insostenibili. A dare il colpo di grazia è l'introduzione della catena di montaggio che permette a Ford di proporre i suoi veicoli a prezzi contenuti, di fatto, imponendo, la sua tecnologia a scapito delle altre.

IL PETROLIO A BASSO COSTO
Malgrado la concorrenza delle auto a benzina, le ibride continuano ad essere proposte da altri costruttori. La più nota è la Dual Power dell'americana Woods Motor Vehicle che sarebbe stata in grado di muoversi fino a 15 km/h con il solo motore elettrico e di superare i 50 km/h spinta da un 4 cilindri a benzina. Una vettura, come le altre ibride di quel periodo, che ha scarso successo commerciale per il costo troppo elevato e le prestazioni inferiori alle rivali a benzina. Soluzione che, con la sempre maggiore disponibilità di petrolio a basso costo e con una rete di distribuzione dei carburanti in forte crescita, prende il predominio sulla mobilità per decenni.

GLI STUDI DEGLI ANNI SESSANTA
L'interesse per il sistema ibrido si riaccende negli anni Sessanta, soprattutto in Giappone, dove Toyota avvia i primi studi sulla tecnologia, e negli Stati Uniti dove il Congresso inizia a introdurre le prime regole per contenere l'inquinamento atmosferico, problema che comincia a dare le prime preoccupazioni. Intervento, quello del Congresso, che stimola l'industria a investire nuovamente nella combinazione tra il motore con la “scossa” e quello a pistoni. I primi a farlo sono i tecnici Baruch Berman, George Gelb e Neal Richardson della TRW, società di componenti per auto, che mettono a punto un sistema disegnato come trasmissione elettromeccanica denominato EMTche consente di ridurre consumi ed emissioni senza penalizzare le prestazioni.

LA MICROCAR GM 512
Il risultato confortante raggiunto dalla TRW stimola le case automobilistiche a seguire la loro strada. Gli studi sono diversi, ma il più interessante è quello della General Motors che realizza alla fine degli anni Sessanta il prototipo GM 512. Si tratta di una microcar a due posti con autonomia di circa 250 km che consente di viaggiare fino a 16 km/h con la sola trazione elettrica, fino a 25 con l'ausilio dei due motori e oltre tale velocità sospinta soltanto dal piccolo bicilindrico a benzina. Una ricerca positiva che proseguirà con lo sviluppo di veicoli elettrici che porterà alla produzione della EV1 nel 1996, vettura realizzata a livello sperimentale anche nelle varianti ibride con tecnologia in serie o in parallelo, con la prima equipaggiata con un motore alimentato a gas naturale e la seconda con un'unità a gasolio.

L'IBRIDA CON MOTORE WANKEL
Negli anni Settanta a sospingere la ricerca negli “States” è l'avvio del Federal Clean Car Incentive Program che stimola lo sviluppo di veicoli a basso impatto ambientale. Il progetto più noto derivata dall'iniziativa di Governo, ma in realtà avviato prima, è quello promosso da uno dei fondatori di Motorola, Russell Feldman, che incarica l'ingegnere Victor Wouk di progettare un'auto a ridotte emissioni. Per farlo il tecnico americano fonda con l'amico Charles Rosen la Petro-Electric Motors che darà vita alla Buick Skylark Hybrid, berlina con un piccolo motore Wankel utilizzato per caricare le batterie che alimentano il motore elettrico da 20 CV. Un prototipo che supera i 100 km/h e con un'autonomia di poco superiore ai 300 km, ma che viene abbandonato per la scarsa affidabilità riscontrata. Un'impostazione, quella con il propulsore rotativo impiegato come generatore, che negli stessi anni è seguita da Mazda.

LA VOLKSWAGEN TAXI
Nel frattempo la prima crisi petrolifera del 1973 fa alzare il prezzo dei carburanti spingendo alla ricerca anche in marchi europei. Una delle proposte più interessanti create è il Volkswagen Taxi, variante ibrida del celebre furgoncino T2, la seconda serie del Transporter, che adotta un sistema parallelo e che sarà utilizzato come auto da esposizione in diversi saloni. Altro importante studio è quello realizzato da David Arthurs, ingegnere che mette a punto e sperimenta positivamente su una Opel GT un dispositivo che nei decenni successivi sarà sfruttato dall'industria automobilistica: il sistema di frenata rigenerativa.

LE AUDI E LA VOLVO ECC
Negli anni Ottanta lo sviluppo dei veicoli ibridi sembra rallentare, in particolare negli Stati Uniti. In Europa il marchio più attivo è l'Audi che sul finire del decennio presenta il veicolo sperimentale Duo basato sulla 100 Avant Quattro. Una concept con batterie al nichel-cadmio che alimenta il motore elettrico da 12,6 CV situato al posto della trasmissione posteriore, mentre davanti a spingere è il 5 cilindri da 136 CV. Il prototipo sarà seguito all'inizio degli anni Novanta dalla seconda generazione della Duo e sfocerà nella variante realizzata nel 1997 sulla base della A4 Avant. Un'auto con trazione anteriore mossa dalla combinazione dei due motori, l'elettrico da 29 CV e il 1.9 TDI da 90 CV che la rende probabilmente la prima ibrida-diesel della storia. Negli stessi anni Volvo progetta la Volvo ECC (Environmental Concept Car) sfruttando la piattaforma della 850 e creando un sistema ibrido che ha come base per la produzione di energia una turbina a gas.

LA GLOBAL CAR DEL XXI SECOLO
Negli anni Novanta gli Stati Uniti investono miliardi di dollari per lo sviluppo delle batterie più efficienti con l'US Advanced Battery Consortium (USABC) e promuove un programma internazionale a favore della ricerca sulla tecnologia ibrida, il Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV) voluto da Bill Clinton. L'iniziativa porterà molti anni e miliardi dopo alla creazione di tre prototipi, anche se il programma destinato ad avere successo non appartiene al piano e ha vita dall'altra parte dell'Oceano Pacifico. E' il progetto sviluppato in gran segreto da Toyota e denominato G21, cioè Global Car del 21° secolo, che ha l'obiettivo di migliorare del 50% l'efficienza delle vetture.

TOYOTA: 30 ANNI DI STUDI
Il progetto G21 ha inizio negli anni Novanta, ma il marchio delle tre ellissi è da tempo alla ricerca di soluzioni per rendere reale il sogno ibrido. Dopo i primi studi effettuati negli anni Sessanta, a metà del decennio successivo Toyota realizza due prototipi, uno su base Crown e l'altro sulla sportiva Sport 800. Una concept, quest'ultima, equipaggiata con una turbina a gas con 30 CV di potenza che attiva un generatore per produrre energia per il motore elettrico. Soluzione insolita che è presentata al Motor Show di Tokyo del 1979, ma che non ha seguito industriale. Le sperimentazioni proseguono per decenni, ma la svolta arriva con il citato progetto G21 voluto da Eiji Toyoda, all'epoca al vertice dell'azienda, preoccupato per la continua crescita delle dimensioni delle auto che aveva portato un modello spartano come la Corolla a diventare una berlina di un certo pregio. Una trasformazione che “pesa” sui consumi e sui listini.

L'AVVIO DEL PROGETTO G21
La tendenza a fare auto grandi sospinta dal boom economico non convince Toyota che dichiara “non ci sono possibilità che questa situazione duri molto a lungo. Ci sarà una marcia indietro un giorno o l'altro. Se non diamo il giusto sviluppo al nostro settore Ricerca & Sviluppo, finiremo per pagarne le conseguenze”. Un ragionamento che porta all'assunzione di giovani ingegneri laureati con tesi su auto piccole ed efficienti. Il team si mette subito al lavoro sulla G21, in particolare per affinare il sistema di gestione dei due motori e migliorare l'affidabilità delle batterie NiMh (nichel-metallo idruro). Tema, quest'ultimo, che preoccupa la dirigenza visto che a pochi mesi dal debutto gli accumulatori sviluppati con Panasonic non sembrano garantire l'affidabilità desiderata, tanto che i collaudatori si trovano spesso appiedati durante i test.

IL DEBUTTO DELLA PRIUS
Risolti i principali problemi tecnici, Toyota decide la realizzazione in piccola serie della vettura per commercializzarla in Giappone. Inizialmente il piano produttivo è di appena 200 auto al mese, poi mille per diventare 2.000 a pochi mesi dal debutto previsto per il Salone di Detroit di gennaio 1998 con un'anteprima durante la conferenza di Kyoto sulle questioni climatiche del 1997. L'auto, denominata Prius, dall'avverbio latino “prima”, riscuote subito consensi e già nel primo anno le immatricolazioni sfiorano le 18.000 unità che diventeranno 120.000 a fine produzione. Ad attrarre sono i consumi bassi (4,3 l/100 km nel ciclo combinato giapponese) consentiti dal sistema ibrido con motore a benzina da 72 CV ed elettrico da 45 CV.

LA PRIMA HONDA INSIGHT
Mentre Toyota presenta la mondo la Prius, un altro costruttore giapponese sta per debuttare sul mercato. Dal prototipo presentato al Tokyo Motor Show nel 1997 passano appena due anni per vedere sulle strade la Insight, prima auto con la tecnologia IMA (Integrated Motor Assist) sviluppata da Honda. Si tratta di una coupé due posti leggera (850 kg), aerodinamica (Cx di 0,25) e con consumi da record per l'epoca: appena 3,4 l/100 km nel ciclo combinato equivalenti a circa 80 grammi/km di emissioni di CO2. Il merito è del sistema ibrido con motore elettrico da 14 CV che condivide l'albero motore con un 3 cilindri 12V V-Tec a combustione magra. A contribuire al contenimento della “sete” di carburante sono pure le marce lunghe e l'adozione del sistema Start/Stop.

INIZIA LA GUERRA AMBIENTALE
La sfida alla riduzione di consumi ed emissioni è lanciata dai costruttori giapponesi. A dirlo esplicitamente è Hiroshi Okuda, presidente di Toyota negli anni Novanta, affermando al momento della presentazione della Prius “è la dichiarazione di una guerra ambientale. Potremmo aver svegliato quella tigre addormentata che è l'industria globale dell'auto. La vera competizione deve ancora arrivare”. Parole che assumono maggiore concretezza con i debutti della Civic IMA nel 2002 e della seconda generazione della Prius nel 2003. Un modello con sistema full hybrid denominato HSD (Hybrid Synergy Drive) che si aggiudica ilCar of the Year americano nel 2004 e il titolo di Auto dell'Anno in Europa nel 2005. A fare apparire profetiche dopo 16 anni le parole di Okuda sono i dati di vendita delle Toyota ibride (più di 5,5 milioni, delle quali 3 sono Prius), l'arrivo sul mercato di rivali sempre più agguerrite e lo sviluppo di tecnologie sempre più innovative, come la plug-in e le batterie al litio, che renderanno sempre più efficienti ed economiche le auto con “doppio motore”.

Autore: Stefano Panzeri

Tag: Retrospettive , car design , auto storiche , carburanti alternativi , auto ibride


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