Dieci anni di ibride, a che punto siamo

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Se il lungo cammino di evoluzione dell’auto elettrica è ancora in pieno corso, anche nel campo delle ibride si registrano già consistenti progressi. E sull’arco dell’ultimo decennio emergono interessanti tendenze tecniche che in qualche caso contraddicono le aspettative. Mettiamo a confronto le proposte di Toyota, Honda e Citroen

 

Un viaggio in 10 anni tra le caratteristiche tecniche dei modelli di auto ibride, per capire come si è evoluta la tecnologia e quali sono state le soluzioni costruttive. Le scelte dai produttori non sempre sono dettate da “logiche verdi”. Abbiamo preso in considerazione modelli che sono sul mercato o lo sono stati come Toyota Prius, Honda Insight, Lexus RX 450h e l’ultima novità di Psa Peugeot Citroen, l’ibrido diesel con la DS5, assimilabile alla 3008 Hybrid4. Interessanti i risultati della nostra analisi e anche a volte sorprendenti. Ma procediamo con ordine.

Un primo tema riguarda l’incidenza della propulsione elettrica sulla potenza totale (elettrica+termica) installata a bordo. Se la proporzione supera il 50%, l’auto comincia ad assumere tratti “da elettrica” in termini di peso, autonomia, rapporto peso-potenza. Per esempio, se su una ibrida la potenza del propulsore elettrico assumesse peso preponderante (supponiamo il 60%), di fatto sulle lunghe percorrenze autostradali non si potrebbe contare sul motore termico nemmeno per fornire l’energia occorrente a quello elettrico, perchè arriverebbe a fornire solo una quota della potenza richiesta; l’autonomia del veicolo diventerebbe quindi dipendente dalle batterie, costringendo i progettisti a cercare un compromesso tra autonomia e leggerezza: un tipico problema di progetto da elettrica. Ebbene, il diagramma mostra che il mercato si va polarizzando, con alcuni modelli (come la ibrida “in serie” Honda Insight o lo schema ibrido diesel di Peugeot-Citroen) su cui il motore elettrico fornisce una quota di potenza marginale, inferiore al 20% della potenza complessiva, e altri (come il SUV Lexus 450h o la Prius, entrambi di concezione Toyota) in cui la potenza della sezione elettrica è confrontabile con quella della propulsione termica. Poichè le batterie di bordo non possono fornire così tanta potenza per lunghi periodi, appare chiaro che in questi modelli l’elevata potenza elettrica non è stata installata allo scopo consentire un utilizzo per lunghe tratte in modalità zero emissioni, ma per ottimizzare le prestazioni fornendo, quando serve, elevati picchi di potenza e coppia.

Grafico percentuale di elettrico

Un secondo tema è quello dell’andamento nel tempo della potenza assoluta del sistema ibrido. E’ interessante notare che mentre sui modelli di stazza media la potenza totale si mantiene in una fascia fra 70 e 100 kW circa, negli ultimi anni si stanno facendo largo modelli con potenze installate molto maggiori (va precisato che la potenza propulsiva totale effettivamente disponibile è spesso inferiore alla somma aritmetica della potenza dei motori elettrico e termico). Accanto alla tematica delle emissioni inquinanti in ambito urbano, infatti, alcune Case stanno servendosi della propulsione ibrida per arrotondare le curve di potenza e coppia rendendo la guida perfino più piacevole. Ma esiste anche una ragione legata alle norme europee che richiedono che tutti i costruttori abbiano una gamma modelli il cui valore medio delle emissioni nel ciclo combinato risulti inferiore a una certa soglia. Mentre ai costruttori specializzati in modelli piccoli e medi risulta facile centrare tali risultati, i produttori di ammiraglie e SUV sono costretti o a introdurre nella gamma dei veicoli di fascia bassa per “abbassare la media” o ad avventurarsi in soluzioni improbabili per ridurre le emissioni dei modelli di stazza elevata, con un utilizzo della tecnologia ibrida che appare agli estremi del campo di applicabilità logica.

Grafico potenza assoluta (kW e anno di produzione)

Se si analizza invece la massa dei veicoli ibridi presi in considerazione, si può notare come sia in costante e sostanziale aumento, al contrario di quel che vorrebbe la logica: perchè rendere sempre più sofisticato lo schema propulsivo e non agire, parallelamente, anche per alleggerire il corpo vettura? All’interno di una fascia di modelli, il peso medio è in aumento, e nel frattempo compaiono sul mercato modelli ibridi di segmenti superiori, con massa sempre maggiore. Come dire che l’ibrido non sembra tanto essere visto come un elemento di una strategia generale in cui tutto (alleggerimento compreso) concorra a ridurre i consumi, quanto piuttosto come un comodo accorgimento per mitigare la naturale tendenza all’aumento dei consumi connesso a un appesantimento dei veicoli che sembra quasi accettato come inevitabile.

Grafico massa (kg e anno di produzione)

Il rapporto peso/potenza è un indicatore della dinamicità che il costruttore vuole conferire ai propri modelli. Laddove la tecnologia ibrida viene sviluppata e applicata principalmente per ridurre i consumi (è il caso dei modelli di gamma media, con spiccata vocazione all’utilizzo urbano) si nota che i valori, nell’arco di un decennio, tendono a restare fra 14 e 16 kg/kW. Quello che è interessante notare è che stanno comparendo sul mercato modelli ibridi, di dimensioni e stazza medio/grandi, il cui rapporto peso/potenza è notevolmente inferiore e tale da assecondare una guida più dinamica che risparmiosa.

Grafico peso potenza (kg/kW e anno di produzione)

 

L’andamento negli anni dei valori di consumo nel ciclo combinato rivela un dato molto interessante. Abbiamo già accennato al fatto che stanno comparendo modelli di massa e potenza elevata e non stupisce più di tanto constatare che il consumo di un SUV, seppure ibrido, risulti comunque maggiore di quello di una berlina ibrida. Quello che emerge con grande evidenza è però lo straordinario potenziale dell’ibrido diesel. Fin dal primo esempio di questo tipo di tecnologia si vede che l’ibrido a benzina, seppure ottimizzato da Toyota mediante l’impiego del ciclo Atkinson anzichè del classico ciclo Otto, resta comunque in svantaggio rispetto a un ibrido su base diesel.
L’accoppiamento tra propulsore elettrico e termico, infatti, fornisce notevoli vantaggi nell’utilizzo in città e a velocità moderata, ma non sposta in modo drastico gli equilibri nel ciclo extraurbano e autostradale, in cui, dato che le batterie di capacità limitata mettono di fatto fuori gioco la sezione elettrica, prevale il contributo del motore termico. E qui, come noto, il diesel è da sempre in vantaggio, grazie al suo elevato rendimento termodinamico. Sembra quindi che il gruppo Peugeot-Citroen abbia imboccato la strada giusta: pur con massa, prestazioni e potenza sensibilmente maggiori di quelle di una Prius, una DS5 (o un 3008) hanno un consumo dichiarato leggermente inferiore.

Grafico consumo nel ciclo misto (litri/100 km e anno di produzione)


Resta da vedere fino a quali livelli potrà essere ridotto il consumo quando la tecnologia ibrida diesel verrà usata su modelli più leggeri e con potenza complessiva inferiore. Sulla via del downsizing il primo colpo lo metterà a segno lo schema ibrido benzina di Toyota, con la piccola Yaris ibrida che promette di portare consumi ed emissioni a un livello sensibilmente inferiore a quello della Prius. Staremo a vedere se e quando il gruppo PSA risponderà, magari applicando l’ibrido diesel a una DS3 o a una 208.

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