TECNOLOGIA: Macchine ibride. Cosa sono e perchè

Qualche giorno fa parlavo con mio cognato de “La Lampadina”. Mi diceva che gli articoli che più gli piacevano erano quei brevi articoli divulgativi che fornivano un’idea di massima su questioni di attualità a chi non aveva il tempo e la voglia di attingere personalmente alle fonti disponibili. “Ad esempio”, – mi diceva, – perché non scrivi un pezzo sul “motore ibrido; è cosa di cui si parla molto ma non so bene di cosa si tratti.”

Eccolo accontentato.

La prima cosa da dire è che l’espressione “motore ibrido” è impropria, per non dire  “errata” – ed è questa espressione che trae in inganno.  Molti infatti pensano che ci si riferisca a quei motori che possono essere alimentati con due combustibili diversi: benzina e gas metano o benzina e gpl. Ma non è così.

Non esiste un “motore ibrido” ma un “sistema di propulsione ibrido”!

Il “sistema ibrido” consiste nell’accoppiamento di un motore elettrico al tradizionale motore “termico” – del tipo “ a scoppio” o “diesel” – alimentato con i consueti carburanti (benzina, gasolio o gas).

Ma le tecnologie impiegate possono essere molto diverse.

A seconda dell’importanza relativa della propulsione elettrica rispetto a quella termica tradizionale, si distinguono normalmente queste categorie:

auto “microibride”: nelle quali la funzione “elettrica” è minima. In queste auto l’energia cinetica che si libera nella fase di decelerazione, invece di essere dispersa nei freni, vieni utilizzata per ricaricare la batteria. Questo permette di utilizzare in modo più estensivo il motorino elettrico di avviamento. Le auto di questo tipo sono corredate di una funzione “start e stop” che spegne automaticamente il motore (termico) quando l’auto è ferma al semaforo o in una coda e lo riaccende semplicemente premendo uno dei pedali. La riduzione nel consumo di carburante è data dal fatto che il motore si spegne quando la macchina è ferma.

auto “Mild-Hybrid”: in queste, il motore elettrico ha una funzione “ausiliaria” e si accoppia al motore termico nella fase di accelerazione; le prestazioni dell’autovettura migliorano senza aumento di consumo di carburante. Queste auto sono naturalmente corredate anche della funzione start e stop come le microibride.

auto “Full-Hybrid”: in queste il motore elettrico ha funzione “alternativa”. L’autovettura può viaggiare, oltre che con il normale motore termico, anche sospinta dal solo motore elettrico. Naturalmente, rispetto alle precedenti categorie, queste auto devono avere motore elettrico e batteria più potenti. I chilometraggi percorribili restano comunque limitati dalla capacità delle batterie. Le ultime nate di questa categoria – la extended range – prevedono di rimediare al problema procedendo alla accensione del motore termico per ricaricare le batterie quando la potenza elettrica disponibile diventa  insufficiente.

 •auto ibride “Plug-in”: sono auto “full Hybrid” nelle quali le batterie possono essere ricaricate attraverso la presa elettrica domestica o da apposite colonnine: non è più indispensabile utilizzare il motore termico per ricaricare le batterie.

Tutte le principale case automobilistiche hanno oggi delle proposte per auto “ibride”. E la gamma dei prezzi di listino è amplissima.

Il trend prevede un’accelerazione nell’adozione di questi modelli soprattutto se sarà possibile da parte dell’industria ridurne il costo, attualmente sensibilmente superiore a quello di autovetture con prestazioni analoghe dotate di solo motore termico. Gli studiosi prevedono che nel 2020 il 7% del mercato mondiale sarà costituito da auto ibride.

La scelta è pesantemente influenzata da decisioni “politiche”: imposte sui carburanti, differenza di prezzo tra i carburanti e il prezzo della energia elettrica, differenze nelle tasse di circolazione tra auto a motore termico e auto ibride, limitazioni al traffico nei grandi centri urbani per le auto a motore termico. Tutte queste incognite rendono pertanto piuttosto incerte tutte le previsioni.

Ma c’è una domanda alla quale è necessario dare una risposta: perché andare verso auto ibride o elettriche?

Qualcuno potrebbe sorridere e replicare: ma è ovvio perché le auto elettriche non inquinano!

E qui … “casca l’asino”!

Questo è quello che l’opinione pubblica (e quindi anche noi) ritiene sulla base delle campagne d’informazione le quali sono, ahimè, foraggiate da interessi economici  robusti che tendono a “orientare” il pensare comune senza troppo sofisticare.

E’ vero che le auto elettriche (o ibride) inquinano meno delle auto a motore termico?

La risposta è: sì e no.

La risposta è “si” se si considera esclusivamente l’uso dell’auto. L’auto elettrica non ha emissioni di inquinanti;

la risposta è “no”, almeno allo stato attuale, se si considera l’intero ciclo di vita dell’auto, dalla produzione allo smaltimento.

Per comprendere questo si deve considerare, in primo luogo, (è banale, ma sono convinto che molti dei lettori de “la Lampadina” non ne sono al corrente ) che l’energia dai combustibili tradizionali, è una fonte primaria, mentre l’energia elettrica è una fonte secondaria. L’energia elettrica deve avere cioè alle spalle una fonte primaria, che può essere o energia da combustibili fossili (dello stesso tipo di quelli che si prendono al distributore) o energia da fonti rinnovabili o energia nucleare. E allora se la fonte primaria non è da “rinnovabili” (o da “nucleare) l’inquinamento dovuto all’energia consumata è dello stesso ordine di grandezza con la sola differenza della ubicazione geografica: non nelle città congestionate ma in aperta campagna.

In secondo luogo bisogna tenere conto del fatto che l’immagazzinamento e l’impiego dell’energia elettrica comportano la necessità di usare delle materie prime che sono tossiche (nickel, alluminio, rame).

Sull’argomento, per chi volesse approfondire, ci sono sul web numerosi articoli.

Alcuni sostengono che il successo dell’auto elettrica (o ibrida) sarà strettamente legato all’affermarsi delle energie rinnovabili (eolico e fotovoltaico), ma abbiamo visto come la spinta mondiale in quella direzione abbia subito un brusco rallentamento.

La mia opinione, tenuto anche conto del fatto che, a fronte della crisi economica mondiale, l’interesse per un’ecologia che comporti sacrifici economici è fortemente scemato, è che la strada sia ancora lunga e che il successo dipenda fortemente dalla possibilità dell’industria automobilistica di mettere a disposizione della clientela auto che abbiano un costo di acquisto più vicino di quanto non sia oggi a quello delle macchine “tradizionali”.

5 commenti per “TECNOLOGIA: Macchine ibride. Cosa sono e perchè

  1. Alessandro
    9 Dicembre 2013 at 20:41

    Articolo molto interessante e molto ben spiegato, grazie mille. Pare che adesso qualche spiraglio in più si stia aprendo con la Tesla, auto solo elettrica, di grandissime prestazioni. Molti dei limiti dell’auto elettrica sarebbero in fase di superamento, a cominciare dalla autonomia (pare oltre i 400km) e il tempo di ricarica (al di sotto delle due ore). Se tutto questo è confermato dai fatti e se gli inconvenienti tecnici nell’uso quotidiano non saranno troppi, forse questa sarà proprio la strada giusta da seguire per l’auto del futuro.

  2. Maurizio Sillitti
    7 Dicembre 2013 at 22:16

    Ho trovato interessante l’articolo ma vorrei sottolineare alcuni punti a vantaggio della propulsine ibrida. Limitandoci alla sola componente energetica il bilancio è favorevole all’auto ibrida perchè se è vero che l’energia fornita dal motore elettrico deve essere prodotta e la produzione inquina, bisognerebbe tener conto della combinazione di fonti energetiche utilizzate per cui un KW non proviene solo da combustione di idrocarburi o carbone: se tutta l’energia elettrica provenisse da centrali nucleari l’inquinamento dovuto alla propulsione elettrica (almeno per la produzione di CO2) sarebbe nullo. Ma anche il processo di produzione di energia elettrica a partire da combustibili tradizionali e la successiva conversione in energia meccanica dovrebbe avvenire con un’efficienza maggiore rispetto al rendimento di un motore a scoppio.
    Ma il vantaggio dell’auto ibrida è sopratutto il recupero di energia sconosciuto alla propulsione tradizionale. Semplificando,la nostra auto consuma energia per accelerare fino alla velocità di crociera dopodichè la perde totalmente in calore nei freni quando si ferma. l’auto ibrida invece recupera questa energia in fase di rallentamento. Da qui deriva il vantaggio, sopratutto in città dove la sequenza di accelerazioni e frenate è continua mentre il risparmio energetico tende ad annullarsi quanto più la velocità è costante. Rimane il problema dello smaltimento delle batterie ma probabilmente, con la diffusione delle auto elettriche, ci saranno dei processi industriali che permetteranno di riciclare i componenti (ma ne so troppo poco per avventurarmi in valutazioni!).
    Cordiali saluti e….al prossimo articolo sull’idrogeno!

    • Beppe Zezza
      8 Dicembre 2013 at 19:15

      Gentile Sillitti
      Concordo pienamente con il suo commento.
      Non c’è dubbio che nel bilancio energetico complessivo la propulsione ibrida sia vantaggiosa e questo sia per il recupero della energia cinetica in fase di frenata sia per la maggior efficienza dei “grandi “motori termici delle centrali di produzione della energia elettrica rispetto a quella dei “piccoli” motori dei quali sono equipaggiate le autovetture.
      Anche dal punto di vista della protezione ambientale maggiori possono essere i risultati che si possono ottenere operando su di un numero limitato di “grandissimi” motori (le centrali di produzione della energia elettrica) rispetto a milioni di “piccolissimi” motori (le singole autovetture).
      Ma questi vantaggi rimangono marginali se la produzione di energia elettrica resta sostanzialmente legata ai combustibili fossili tradizionali . Non a caso infatti gli studi verso le auto elettriche si sono avviati quando si preconizzava un grande futuro per l’energia nucleare. Oggi la energia nucleare è guardata con molto sospetto – anche se si avvertono timidi segni di ripensamento – e le “rinnovabili” si rivelano troppo “costose”. Di qui le discussioni odierne sulle prospettive della propulsione ibrida.
      Quanto ai problemi delle materie prime necessarie in caso di “boom” della propulsione ibrida – disponibilità e smaltimento – personalmente non me ne preoccuperei troppo.
      L’esperienza ci ha insegnato che tutte le previsioni “catastrofiste” circa la disponibilità di materie prime, fatte nel passato, hanno sempre clamorosamente fallito perché non tenevano conto – e non potevano farlo! – delle “innovazioni tecnologiche” che l’ingegno umano, sollecitato a farlo, avrebbe messo a punto.
      Cordiali saluti e…grazie!

  3. Beppe Zezza
    1 Dicembre 2013 at 11:49

    Perche’ non ci mandi tu un articolo? Come vedi La lampadina e’ aperta ai contributi dei lettori!

  4. 1 Dicembre 2013 at 10:28

    Perché non parli dell’auto ad idrogeno? Io propendo per questa soluzione, e a quanto ne so la Germania sarebbe già pronta.
    Alberto

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