Solo 2,84 kg per 100 km!

Emanuel Binder e i suoi colleghi ingegneri IAV hanno sviluppato un innovativo concetto propulsore. A CNG-Mobility rivela ora i dettagli dell’ibrido denominato Metamax, che vanta un consumo di carburante di soli 2,84 kg/100 km.

La soluzione per un azionamento efficiente presentata dalla società di ingegneria tedesca iav. Fonte: Screenshot/iav Webinar «Vogliamo raggiungere la neutralità sul fronte del CO₂ in modo rapido e utilizzando le infrastrutture esistenti. Abbiamo deciso quindi di sviluppare una trazione ibrida a metano per le autovetture destinate a lunghi tragitti», spiega il dr. ing. Emanuel Binder della società tedesca di ingegneria IAV. «L’infrastruttura per il gas e i relativi distributori è già in funzione e, a differenza dell’idrogeno, per esempio, non deve essere realizzata ex novo». Nel progetto della berlina di classe media Metamax, tuttavia, gli ingegneri IAV si sono imbattuti in quattro grosse problematiche e tre le hanno risolte: una trazione ibrida a gas monovalente con un’autonomia di 920 km e un consumo di carburante di soli 2,84 kg per 100 km. Innanzitutto l’autonomia, che attualmente è di circa 450 km con il gas e per il resto con la benzina nel serbatoio di riserva – quest’ultimo eloquentemente soprannominato dagli ingegneri IAV lo «spaventoso serbatoio della benzina». Con Metamax, invece, tale serbatoio viene eliminato del tutto e sostituito da bombole per il gas ad alta efficienza, con una capienza fino a 27,4 kg, che tolgono al conducente qualsiasi paura di rimanere a piedi. Fonte: Michel Buchmann Gli altri problemi incontrati nel progetto riguardavano le elevate emissioni di metano a carico basso e parziale, l’avviamento a freddo e soprattutto la rinnovabilità della fonte energetica utilizzata. «Con una maggiore efficienza e un progetto evoluto per il serbatoio del gas, siamo riusciti di migliorare notevolmente l’autonomia di Metamax. Inoltre, per evitare le emissioni generate durante il funzionamento a carico parziale e inferiore abbiamo usato il sistema ibrido», continua Binder. «Mentre ci scervellavamo su come aumentare artificialmente la temperatura dei gas di scarico per convertire meglio il CH₄ residuo allo scarico, abbiamo trovato la soluzione: perché non li evitiamo del tutto spegnendo completamente il bruciatore invece di ammattire per trattarli? E così siamo arrivati al motore ibrido seriale/parallelo». In tal modo il motore a combustione ottimizzato per il CH₄, perfetto e senza compromessi, viene alleggerito a basso carico da un motore elettrico. Ciò consente un’efficienza di oltre il 45% e, comunque, un’eccellente prestazione della trazione ibrida, in cui collaborano un motore da due litri da 115 kW/156 CV, due motori elettrici da 40 kW/54 CV ciascuno e una batteria da 2,5 kWh. «Grazie al preriscaldamento del catalizzatore prima dell’effettivo avviamento del motore a combustione, possiamo evitare anche temperature dei gas di scarico inferiori a 550°C e quindi il problema di un ulteriore trattamento del metano», spiega l’ingegnere IAV. Il biogas permette di collegare tra loro i diversi settori. Fonte: Screenshot/iav Webinar «In Metamax abbiamo quindi risolto questi tre problemi con un approccio di ingegneria, il che è ancora alla nostra portata», spiega il project manager Binder. Infatti, il quarto punto, ossia l’infrastruttura delle stazioni di rifornimento e la computabilità legale dei carburanti rigenerativi sulle emissioni di CO₂ delle flotte, esula dalle competenze degli ingegneri di una delle più grandi società di sviluppo al mondo nel settore della mobilità. Sulle principali innovazioni del progetto Metamax, Emanuel Binder aggiunge: «Sicuramente la precamera attiva, una tecnologia ben nota dalla Formula 1, che ci permette di raggiungere l’efficienza del 45%. E poi, la modifica della posizione di catalizzatore e turbocompressore, che magari non è una buona idea per un motore a combustione puro per via della ripresa, ma che non è un problema per un ibrido grazie alla grintosa spinta elettrica». Nel progetto Metamax, il tubo di scappamento termina circa al centro del veicolo, creando spazio sul retro e permettendo un posizionamento più flessibile delle cinque bombole di gas e della batteria. «Questo ci ha permesso di migliorare notevolmente il ‘packaging’. La massa aggiuntiva per il veicolo di concetto Metamax è di circa 90 kg rispetto ad un veicolo a metano della stessa serie con motore a combustione pura. Principalmente a causa dei serbatoi di gas supplementari», rivela Emanuel Binder. «Adesso abbiamo presentato questa propulsione ibrida a metano per un’autovettura, ma sono ipotizzabili molte altre applicazioni». Secondo gli ingegneri IAV, l’azionamento può essere applicato anche a veicoli commerciali leggeri e pesanti, in particolare ad autobus a lunga percorrenza. «È possibile inoltre una versione ibrida plug-in, al posto dell’ibrido attuale, da ricaricarsi alla colonnina», aggiunge il tedesco. «Trovo, tuttavia, questa soluzione poco conveniente, poiché la batteria dovrebbe essere inutilmente grande, il che significa a sua volta maggiori emissioni di CO₂ e maggiori consumi di produzione e utilizzo». L'ingegnosa confezione consente di alloggiare fino a cinque serbatoi di gas nella parte posteriore del concetto Metamax, il che aumenta notevolmente la gamma dell'ibrido GNC. Fonte: iav E per quanto riguarda i costi della tecnologia ibrida, l’ingegnere IAV spiega: «Finora i motori a metano sono sempre stati un prodotto collaterale rispetto allo sviluppo dei motori a combustione. Per Metamax ci siamo concentrati per una volta su un motore progettato proprio per il metano. È ovvio che gli elementi ibridi costano, d’altra parte si risparmia su tutti i componenti per la benzina che vengono meno». Il risultato? Un ibrido a gas monovalente con un’autonomia di 920 km, uno scatto da 0 a 100 km/h in 6,9 secondi e una velocità massima di 230 km/h. «Per noi, Metamax con la sua propulsione ibrida a metano non è una tecnologia ponte e nemmeno un sostituto del motore elettrico, quanto piuttosto come un’integrazione, soprattutto in caso di lunghe distanze. Con questo progetto abbiamo dimostrato che non è solo questione di emissioni di CO₂, ma anche di basso fabbisogno energetico (primario). Il biometano può fare entrambe le cose, e a brevissimo termine», spiega Emanuel Binder e aggiunge: «riteniamo Metamax una soluzione a lungo termine, perché il metano ricavabile da rifiuti organici sarà sempre disponibile». (jas, 9 novembre 2020) https://www.iav.com/app/uploads/2021/01/038-078-Produktfilm-Metamax-Studie-v5_1080p.mp4