Si fa presto a dire ibrida e green con l’espediente del microibrido

Le auto microibride stanno per giungere sul mercato, ma che vantaggi reali comportano? In fatto di emissioni meglio lasciare perdere

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Lo schema microibrido della futura Audi A8 mHEV

Ultimamente si stanno moltiplicando gli annunci di vetture “mild hybrid“, o mHEV, (che potremmo tradurre in “moderatamente ibride”) e anche “micro hybrid”. Ma che cosa sono? Convengono? Fanno risparmiare? Riducono le emissioni? Sono molto diverse rispetto alle ibride “normali” viste finora?

La risposta breve è che agli effetti pratici si tratta soprattutto di un espediente a basso costo che legalmente consente di immatricolare come ibride delle vetture che si discostano poco da consumi, emissioni ed esperienza di guida delle termiche.

In soldoni, con qualche centinaio di euro in più all’atto dell’acquisto si ha il vantaggio di poter entrare in centro (almeno finchè i regolatori pubblici non si accorgeranno della scappatoia e non correggeranno la normativa per chiudere la falla, o almeno per alzare un po’ l’asticella da superare per essere considerati auto ibride).

La risposta lunga richiede un minimo di approfondimento.

Tutte le varianti di un’automobile ibrida

Si fa presto a dire “auto ibrida”. L’unica cosa certa è che qualsiasi ibrida monta sempre (almeno) due motori: uno termico affiancato da uno o più motori elettrici.

M da qui in avanti però le soluzioni divergono notevolmente.

Le quattro generazioni di Toyota Prius a confronto

Tanto per cominciare il motore termico può essere a benzina (spesso a ciclo Atkinson; strada inaugurata da Toyota/Lexus, sviluppata nella famiglia Prius e seguita poi da altri come Hyundai/Kia), ma non mancano le diesel, proposte da PSA e Volvo. Non si sono ancora viste ibride a GPL o metano, ma non si può escludere che arrivino; per certi versi sarebbero ancora più green.

 

C’è poi un’altra importante distinzione per quanto riguarda l’architettura, che può essere “ibrido serie” (o “elettrica con range extender”, come la BMW i3 RE), “ibrido parallelo” (per esempio le ibride PSA, Honda o Audi e-tron), nonché, per non farsi mancare nulla, “ibrido serie-parallelo” (categoria in cui rientra il fortunato schema Hybrid Synergy Drive di Toyota, di gran lunga lo schema ibrido più diffuso e collaudato).

Questa distinzione riguarda il modo in cui i flussi di potenza erogati dai motori termico ed elettrico si combinano, e ha anche implicazioni sulla possibilità di avere, volendo (e finché la batteria tiene..) propulsione esclusivamente elettrica.

Un’altra variante è quella delle “ibride plug-in“; rispetto alle ibride normali, che possono ricaricare la batteria di bordo esclusivamente da fonti “di bordo”, ossia recuperando energia in frenata oppure facendo lavorare il motore termico, i modelli Plug-in consentono anche di ricaricare la batteria da fonte elettrica esterna durante le soste, collegandosi con un cavo a una colonnina, esattamente come si farebbe con un’auto elettrica pura.

Quanto conta il motore termico e quanto l’elettrico nelle auto ibride

Essendoci in qualsiasi ibrida un motore termico e uno o più motori elettrici, viene spontaneo chiedersi come sia il bilancio di potenze e coppie fra le due “anime” della vettura. Questo è importante specialmente per le auto che supportano una modalità esclusivamente elettrica: se il motore elettrico è troppo fiacco rispetto a quello termico, si sentirà una notevole differenza di prestazioni.

In questo campo c’è molta varietà: ci sono ibride “equilibrate” in cui l’elettrico fornisce una potenza pari al 40%-80% di quella del termico, ibride “esagerate” in cui l’elettrico offre quasi la stessa potenza del termico, o in rari casi anche di più (ma naturalmente la batteria non consente di goderne che per pochissimi chilometri), e ibride “moderate” in cui la potenza del motore elettrico è modesta (per esempio il 10% circa della potenza del termico).

La categoria delle auto micro ibride

Si parla anche di “micro ibride” in cui la potenza del motore elettrico è davvero minima, del tutto insufficiente per supportare la marcia in elettrico, quindi il propulsore elettrico è utilizzato solamente per assistere il motore termico nelle riaccensioni start-stop e nei transitori di accelerazione a basso regime in cui la coppia del termico è scarsa.

Nelle mHEV Suzuki la potenza elettrica è intorno al 3.5% della potenza termica. Nelle mHEV Audi 12V (A4 e A5) la potenza del motore elettrico rappresenta fra il 5.4 per mille e il 7.1 per mille della potenza del motore termico. Dal punto di vista del puro rapporto di potenze appare un po’ borderline tra i valori tipici delle mHEV e delle ibride anche la Mercedes 400h in cui la potenza elettrica non è in assoluto trascurabile (20 kW), ma rispetto ai 225 kW del motore termico rappresenta comunque meno del 9%. Nel grafico sotto, le mHEV sono rappresentate dai puntini che giacciono a ridosso dell’asse orizzontale.

Potenza motore termico vs. potenza motore elettrico: ibride pure e plug-in a confronto

Più che la potenza, però, in effetti è la coppia, specie a basso regime (o addirittura a zero giri) la specialità che più distingue un motore elettrico da uno termico. Non a caso, le ibride in cui la coppia fornita dal motore elettrico è superiore a quella del motore termico sono ancora più numerose delle ibride in cui la potenza elettrica è superiore alla potenza termica.

Lo schema microibrido di Suzuki

E anche nelle mHEV per le quali il dato di coppia del motore elettrico è divulgato, il rapporto fra le coppie è meno sbilanciato di quello fra le potenze. Nelle mHEV Suzuki infatti la coppia elettrica rappresenta il 41% della coppia termica, a fronte del già citato 3.5% se si confrontano invece le potenze.

Si conferma insomma come la qualità più interessante del motore elettrico in certe applicazioni (in quanto ben si coniuga con le attitudini, praticamente complementari, del motore termico) sia la capacità di fornire abbondante coppia e questo specialmente a basso regime. Tuttavia, poiché un tipico schema mHEV prevede che il motore elettrico trasmetta la propria coppia all’albero motore tramite una cinghia e non tramite una cascata di ingranaggi, ci sono dei limiti pratici a quanta coppia esso può contribuire.

Lo schema microibrido di Audi

Ci sono anche considerazioni legate alla temperatura del motore e dell’olio; per esempio nello schema mHEV Audi, in cui il motore elettrico ha trazione a cinghia non dentata, ed è normalmente usato per i riavviamenti dello start/stop e del veleggiamento, si potrebbe pensare che si potrebbe fare a meno del classico motorino di avviamento con trasmissione a pignone, e invece è stato comunque necessario mantenerlo in quanto, come dice lo stesso costruttore, in condizioni di olio ancora freddo e viscoso la cinghia potrebbe slittare!

Coppia massima motore termico vs. motore elettrico: ibride pure e plug-in a confronto

La capacità della batteria di bordo, confrontata con il contenuto energetico del carburante del motore termico stoccato nel serbatoio, è un altro aspetto che distingue assai nitidamente in gruppi le auto ibride. Nelle elettriche con extender (o ibride serie) l’energia immagazzinata nella batteria è dello stesso ordine di grandezza dell’energia chimica dei litri di carburante che trovano posto nel serbatoio

Negli Stati Uniti la normativa non consente di considerare “elettrica a batteria” (a fini fiscali, di agevolazioni, ecc.) una elettrica con range extender in cui la quantità di carburante imbarcabile farebbe prevalere l’autonomia termica su quella elettrica, e infatti la BMW i3 RE per il mercato americano, pur avendo lo stesso serbatoio fisico della versione europea, ha una limitazione software che agli effetti pratici riduce la capacità serbatoio sfruttabile riportandola al di sotto della soglia consentita dalla norma.

Nelle ibride pure, la capacità della batteria è praticamente trascurabile (anche meno dell’1%) rispetto all’energia del carburante. Questo è ancora più vero nelle “mild hybrid” o microibride, in cui si scende anche ben sotto l’1%: nelle mHEV Suzuki la batteria può contenere una energia che rappresenta, a seconda dei modelli, fra il 3.7 e il 4.5 per mille dell’energia del carburante imbarcabile; nelle Audi mHEV siamo sotto all’1 per mille.

Nelle ibride plug-in, la cui batteria è più capace rispetto alle ibride pure, la situazione è di maggior equilibrio, anche se l’auto rimane fondamentalmente una termica in quanto l’energia elettrica non supera il 10% dell’energia del carburante.

Energia sfruttabile carburante vs. capacita' batteria: ibride pure e plug-in a confronto

Quanto influisce sull’autonomia in elettrico

Naturalmente tutto ciò si riflette pari pari sul rapporto tra autonomia in modalità elettrica e autonomia totale (elettrica+termica): per le elettriche con extender l’autonomia elettrica rappresenta circa il 50% di quella totale, per le elettriche plug-in l’autonomia elettrica raramente supera i 50 km su un totale di anche più di 1000 km: quindi una quota dell’ordine del 5% soltanto.

Le mHEV, sempre che l’architettura cinematica consenta al motore elettrico di trascinare da solo la vettura, possono al massimo consentire un breve veleggiamento. Per la futura Audi A8 mHEV (con impianto a 48V, a differenza di quello a 12V oggi presente su A4 e A5) si annuncia che il sistema potrà reggere un veleggiamento (durante il quale il motore termico sarà spento) di appena 40 secondi.

Autonomia totale vs. autonomia in modalita' elettrica: ibride pure e plug-in a confronto

Quali sono i reali vantaggi in un’auto microibrida

Conclusione? mHEV con trasmissione a cinghia vuol dire start/stop più silenzioso (rispetto al classico avviatore con trasmissione a pignone) e più immediato; può significare assistenza al motore nello spunto in accelerazione per brevissimi periodi; in qualche altro caso anche supporto alla funzione di veleggiamento per qualche manciata di secondi.

Ma non si può certo parlare di marciare in elettrico per distanze o tempi significativi; la batteria immagazzina una quantità di energia trascurabile rispetto al carburante imbarcabile; la potenza elettrica è minima rispetto a quella termica (un po’ meno trascurabile la coppia elettrica); i consumi calano leggermente, e quindi altrettanto leggermente calano le emissioni inquinanti; il costo del veicolo sale di poco; la complessità tecnica aumenta; ma, rullo di tamburi, per la legge la vettura è omologabile come ibrida.

Certo un vantaggio di marketing non da poco, visto che è ottenibile applicando al cliente un sovrapprezzo abbastanza modesto.

Consumi ed emissioni ridotti davvero di poco, a chi giova il microibrido

Ma il mild hybrid / microibrido è l’uovo di Colombo oppure un astuto sfruttamento di una scappatoia normativa sempre suscettibile di essere chiusa? Bastano dei vantaggi piuttosto labili in tema di emissioni a consentire alle mHEV di entrare in centro, o di parcheggiare in luoghi privilegiati, o di godere di agevolazioni fiscali, al pari di una vera ibrida plug-in in grado di percorrere completamente in elettrico alcune decine di km?

Se parliamo di consumi, emissioni inquinanti e CO2 è talmente modesto il vantaggio di una mHEV rispetto al modello di partenza a benzina che probabilmente una “volgare” (?) vettura a metano o GPL meriterebbe di più di godere dei suddetti vantaggi fiscali e stradali.

Eppure l’orientamento normativo, un po’ semplicistico, apparentemente fondato su basi più che altro terminologiche e ideologiche, è di considerare compatibile con l’ambiente qualsiasi cosa che si possa definire ibrido, anche se a conti fatti risultasse che brucia comunque fossili a bordo e libera nell’ambiente CO2 e anche particolato in quantità magari maggiore di un veicolo a metano.

Intanto annotiamo l’intenzione dichiarata da Audi di offrire entro 10 anni la tecnologia mHEV su tutti i suoi nuovi modelli, ad eccezione solo, chiaramente, della gamma e-tron.

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