Auto ibride: ecco tutte le verità su autonomia ed emissioni co2

L'eruzione del vulcano islandese dal nome complicato, ha provocato, come è noto, enormi disagi e gravi danni economici a mezzo mondo, forse evitabili se vi fossero stati, ai vertici, più realismo e competenza. Tuttavia il fenomeno ha ristabilito una verità troppo spesso dimenticata negli ultimi anni e ciò è un fatto positivo: i grandi fenomeni naturali sono sempre al di sopra della nostra volontà e non sono condizionabili con le attività umane.

Tuttavia, una conduttrice di Rai News 24 si è permessa di affermare che le attività vulcaniche (forse non sa che ebbero origine milioni di anni fa, quando l'uomo sulla terra non c'era) come quella attuale, sono una conseguenza del degrado ambientale!

Questa è la “corretta” informazione che ci viene propinata da chi viene pagato con i nostri soldi. E stiamo ancora aspettando che i “catastrofisti” da salotto che gridano al disastro ambientale e ci rendono la vita difficile per un po' di anidride carbonica emessa dalle auto (appena il 5% del totale), ci diano qualche cifra sulle enormi quantità di svariati gas tossici, polveri e materiali solidi che il vulcano sta sputando da vari mesi.

Altro che CO2, ottima per rendere frizzanti acqua minerale, bibite, birra, vini e spumanti bevuti nel mondo in miliardi di litri al giorno (a proposito, urge la riduzione della CO2 nel lambrusco altrimenti bisogna limitarne o vietarne la vendita).

Questa breve premessa semiseria ci serve per introdurre l'argomento “auto ibride” di cui troppo si parla a sproposito perché molti, anche fra gli addetti ai lavori (vedi stampa e TV di settore) ne ignorano il reale funzionamento e taluni aspetti negativi.

[Pag2-Le origini delle auto ibride-origini]

Tutto ebbe inizio con il Protocollo di Kyoto del dicembre 1997 (non ratificato da USA, India e Cina) e dal successivo accordo tra Commissione UE e le varie Associazioni dei Costruttori di automobili che stabiliva, entro il 2008, un limite medio di emissione di CO2 per le auto nuove di 140 g/Km ed entro il 2012 di 120 g/Km.

La prima scadenza, come prevedibile, non è stata rispettata (come già accaduto nel 2005, fissato inizialmente come prima scadenza) e vi sono fondati motivi che anche la prossima verrà posticipata. Peraltro, tali valori limite sono più che teorici poiché si riferiscono ad una media tra vari modelli di uno stesso costruttore e vengono ottenuti con l'assai discutibile metodo di rilevamento del consumo di carburante attualmente in uso (ciclo urbano ed extraurbano riprodotti al banco a velocità ridicole ed in condizioni del tutto lontane dalla realtà, vedi nostro articolo sul consumo di carburante).

Quindi, se l'utente avesse la possibilità di rilevare sulla propria auto l'effettiva emissione di CO2 in g/Km, si accorgerebbe che i valori dichiarati sono ben lontani da quelli ottenibili nella pratica, come lo sono d'altra parte i consumi di carburante da cui dipendono direttamente le emissioni di CO2.

Mentre per una moderna vettura a benzina o diesel di modesta cilindrata è relativamente agevole rientrare nei parametri suddetti di CO2 emessa, lo è molto meno per un'auto di media o grossa cilindrata il cui consumo di carburante è inevitabilmente più elevato. Ad esempio la Ford Fiesta 1,4 TDCI già nel 2004 rientrava nei limiti previsti per il 2012 ed era tra i 10 modelli a più bassa emissione di CO2, così come la Panda 1,3 Multijet o la Citroen C3 (tutte tra 110 e 114 g/Km). Ma una BMW X5, a secondo delle motorizzazioni, emette da 217 a 325 g/km di CO2, una berlina 1,6-1,8 L si attesta intorno ai 150-180 g/Km, mentre una Ferrari 612 (5750 cc.) arriva a 470 g/Km.

E' ben evidente che le Case costruttrici che hanno in listino in prevalenza vetture di cilindrata medio-grossa, si troverebbero penalizzate poiché non potrebbero mai rientrare nei limiti di CO2 stabiliti che, per quanto ottusi, vengono imposti, almeno nei valori medi.

Siccome un vecchio detto recita: “attacca l'asino dove vuole il padrone” , ecco l'escamotage che salva la faccia e, soprattutto, può essere usato come immagine ambientalista che fa comodo a tutti: occorre diminuire i consumi dei motori medio-grandi in modo da ottenere valori di CO2 emessa un pò più bassi.

[Pag3-L'idea del motore elettrico-motore-elettrico]

Perché non mettere un motore elettrico che dia un “aiutino” a quello endotermico, in modo da recuperare, almeno in parte, la potenza che si perde depotenziandolo? Intendiamoci, non aspettatevi miracoli: se non vogliamo trasformare una vettura di alte prestazioni in un calesse, la CO2 si può ridurre di una decina di grammi a Km, del tutto ininfluenti in termini di consumo, anche per le nostre finanze.

Per contro sono necessarie delle batterie supplementari molto costose al Nichel Metal idrato per alimentare il motore elettrico che però funziona a corrente alternata; quindi serve anche un inverter perché le batterie forniscono corrente continua. Poi le speciali batterie, che non sono eterne, contengono sostanze molto tossiche e velenose (di cui però nessuno parla ma basta informarsi) dovranno essere prodotte in gran numero ma nessuno indaga sulla quantità di CO2 ed altri gas realmente tossici che vengono emessi per costruirle.

Ad esempio sulla Toyota Prius 2^ serie vi sono per il motore elettrico ben 28 batterie da 7,2 volt ciascuna per complessivi 201,6 volt che vengono aumentati a 500 volt tramite un elevatore di tensione (sulla Prius 3^ serie i volt diventano ben 750). Giustamente, le Case costruttrici  interessate alla produzione di veicoli ibridi raccomandano ai clienti ed agli operatori, con espliciti avvertimenti di pericolo, di non toccare, non smontare né manipolare in modo improprio i cavi e tutte le parti interessati all'alta tensione poichè si rischiano forti scariche elettriche che possono provocare gravi lesioni o il decesso.

Ricordate le drammatiche immagini di un meccanico della BMW F1 scaraventato a terra, lo scorso anno, da una forte scarica elettrica dopo aver toccato la monoposto (dotata di KERS) a mani nude?

Il KERS (Kinetic Energy Recovery System) non è altro che un sistema ibrido (motore elettrico trifase ad alta tensione + motore endotermico) applicato alla Formula 1 per ottenere 80 CV in più per una durata max. di 6 secondi. Il sistema, fortemente voluto dalla FIA essenzialmente per motivi di immagine (l'ambientalismo di facciata è contagioso e doveva attirare nuovi sponsor che invece sono spariti), si è poi rivelato un totale fallimento tecnico ed economico: costi alle stelle, rotture (alla faccia della invocata riduzione dei costi) e prestazioni zero. Chi non lo aveva, ha vinto il Mondiale di F1 a mani basse. Morale: quest'anno il KERS è stato abolito.

E visto che si parla tanto dei rischi per la nostra salute connessi all'inquinamento elettromagnetico addirittura dei cellulari con tensioni in gioco bassissime, come mai nessuno fra i salutisti/ecologisti della domenica ha mai sollevato il problema degli elevatissimi voltaggi ed amperaggi che caratterizzano le auto ibride e le future elettriche? Forse costoro non sanno che ci si porta dietro 500-750 V perché nessuno glielo ha ancora spiegato!

[Pag4-L'autonomia delle batterie-autonomia]

Un altro aspetto fondamentale da chiarire bene agli utenti potenziali, poiché fonte di malintesi e false aspettative, è l'autonomia delle batterie nel caso, pur previsto, di marcia solo col motore elettrico. Su tale argomento si nota una certa reticenza da parte dei Costruttori: quasi un senso di vergogna nel dichiarare una verità impietosa.

Ebbene, la percorrenza possibile con il solo motore elettrico è assai limitata per non dire ridicola.

La Toyota per la Prius 2^ serie dichiara che la distanza percorribile varia tra qualche centinaio di metri (non si tratta di refuso, parliamo proprio di metri) ed 1 Km (?!). Sull'ultima versione Prius pare si possa arrivare a quasi 2 Km di percorrenza “elettrica” in condizioni ideali. Tuttavia, la Toyota avverte, molto saggiamente, che l'uso frequente della modalità di guida “EV” (solo motore elettrico) potrebbe aumentare i consumi di carburante.

Sembrerebbe un paradosso, invece il concetto dimostra che in termodinamica e in meccanica i miracoli non esistono ed i tre principi fondamentali che si studiano in fisica sono sempre validi. Infatti se si abusa con la modalità elettrica, le batterie si scaricheranno di frequente e dovranno essere ricaricate in continuazione dal generatore posto in rotazione assorbendo energia cinetica dal cambio/trasmissione collegati al motore endotermico.

Ne consegue che le vetture ibride, per oggettivi limiti di autonomia, non possono essere equiparate ai veicoli totalmente elettrici (emissioni 0), ai fini della libera circolazione in caso di blocco totale della circolazione urbana, come spesso si è scritto e detto a sproposito su stampa e TV. Se così fosse, sarebbe un ennesimo, clamoroso falso tecnico ed ideologico.

E in tema di false affermazioni tecniche sulle auto “ibride” non possiamo trascurare forse quella più clamorosa: il calore dissipato in frenata viene “trasformato” in energia elettrica per caricare le batterie del motore elettrico! Stupefacente. Peccato che i freni, anche sulle ibride, continuano a produrre calore per attrito che non viene recuperato in alcun modo. Però è bello far credere il contrario: ci sono caduti in tanti, anche chi non ti aspetti perché addetto ai lavori nella carta stampata o in TV.

La realtà è assai meno fantasiosa: quando la potenza non serve, ossia in fase di rilascio dell'acceleratore (decelerazione) o in frenata, il generatore di corrente (in pratica un alternatore), trascinato meccanicamente dagli organi di trasmissione del veicolo, eroga corrente alternata che, opportunamente raddrizzata, carica le batterie del motore elettrico ausiliario. Se necessario, anche in marcia ad acceleratore premuto, il motore termico carica le batterie tramite il generatore (in questo caso con perdita di potenza utile del motore principale ed aumento del consumo). Tutto qui. Altrimenti dovremmo gridare al miracolo energetico anche per la vecchia dinamo e per il misconosciuto alternatore che, umilmente da molti anni, trascinato dal motore, produce ottima corrente elettrica che carica la batteria per il fabbisogno del veicolo e del motore.  

In tema di ricarica delle batterie del sistema ibrido, giova altresì precisare che le stesse non si ricaricano a motore termico in moto e vettura in folle ferma o in marcia. Ciò avviene in quanto il generatore non viene trascinato in rotazione dalla trasmissione. Quindi per la ricarica è necessario che la vettura ibrida sia condotta su strada con un rapporto di trasmissione inserito.

D'altra parte, vi sono delle condizioni in cui la modalità “elettrica” potrebbe essere inibita:

• Temperatura vettura elevata (auto al sole).
• Vettura esposta a temperatura ambiente inferiore a 0°C.
• Velocità del veicolo di 45 Km/h o superiore.
• Livello di carica batteria insufficiente.
• Durante il riscaldamento del motore termico.
• In discesa o con acceleratore premuto con forza.
• Sistema di sbrinamento in funzione.

[Pag5-Il Ciclo Atkinson di Toyota-ciclo-atkinson]

L'obiettivo della riduzione dei consumi di carburante (quindi delle emissioni di CO2), nel sistema ibrido Toyota, viene perseguito anche con altri accorgimenti tecnici molto meno noti e pubblicizzati.

Specie nella Prius è stata realizzata una carrozzeria particolarmente efficiente sul piano aerodinamico, al fine di limitare la resistenza all'avanzamento. Anche i pneumatici sono del tipo a ridotto attrito di rotolamento. Poi c'è il dispositivo “start e stop”, mentre il motore si basa sul poco noto ciclo Atkinson. Si tratta di una variante del classico ciclo Otto dei motori a benzina, conosciuta fin dagli albori della motorizzazione poiché ideata da James Atkinson nel lontano 1882.

Lo scopo è quello di prolungare la fase di espansione dei gas di scarico ed adottare un alto rapporto di compressione (utile per un buon rendimento termico) senza avere problemi di detonazione. Ciò si può ottenere o con particolari manovellismi (soluzione più costosa) oppure ritardando di molto la chiusura della valvola di aspirazione in modo che una parte di aria aspirata ritorni nel condotto di aspirazione, riducendo di fatto il rapporto di compressione reale e la quantità di ossigeno in camera di combustione. In tal modo, il rapporto di espansione supera quello di compressione. Ovviamente, a parità di cilindrata, rispetto al ciclo Otto si perde potenza ma migliora il rendimento termico, quindi il consumo.

Ecco spiegato l'alto rapporto di compressione (13:1) adottato sulla Toyota Prius e la non elevata potenza del suo motore endotermico (78 CV la 1500 cc. 2^ serie; 99 CV la 1800 cc. 3^ serie).

In merito alla potenza effettiva sulle vetture ibride, è un errore sommare alla potenza erogata dal motore endotermico quella massima del motore elettrico che, come abbiamo visto, non potrà mai essere costante e continuativa. Toyota infatti, per la Prius 3^ serie dichiara una potenza complessiva di 136 CV. Il contributo del motore elettrico è quindi di appena 37 CV a fronte di una potenza max, di 82 CV. 

Finalmente, qualche ente indipendente come la tedesca Dekra sta iniziando a fare chiarezza su certe false convinzioni, mettendo a confronto alcuni diffusi modelli in versione normale ed “eco” tra cui la Mercedes S 400 Hybrid. I risultati, peraltro prevedibili, sono impietosi: i risparmi di consumo (e quindi della riduzione di CO2) delle versioni “eco” sono assolutamente trascurabili (0,3-0,4 L/100 Km) a fronte di un prezzo di acquisto del veicolo superiore da ammortizzare nel tempo. Nel caso della Mercedes S 400 ibrida, la Dekra conclude che, sul piano economico, non ha alcun senso acquistarla (vedi articolo relativo su Sicurauto).

[Pag6-Conclusioni e note tecniche-conclusioni]

Siamo alle solite: si vogliono scaricare sui consumatori – automobilisti i maggiori costi di scelte tecniche dagli esiti modesti per non dire fallimentari, derivanti da normative assai discutibili perché non supportate da dati reali ed inconfutabili. In tutto questo le Case costruttrici “attaccano l'asino dove vuole il padrone” cercando di incrementare i loro guadagni etichettando il più possibile i loro prodotti come eco, natural, bio, e chi più ne ha più ne metta. Insomma l'Ecomania assurta a business sulla pelle dei consumatori.

Molti si chiederanno come mai solo pochi anni or sono nessuno parlava di riscaldamento del pianeta, di effetto serra e della necessità di ridurre le emissioni di anidride carbonica (CO2). Eppure 15 o 20 anni fa non è che si vivesse in piena glaciazione o gli esperti in materia fossero meno esperti. Si ha la netta sensazione che ci vengano imposte decisioni e un certo tipo di informazione decisamente pilotate e ad orologeria.

Quanti oggi ricordano il lavaggio del cervello, il terrorismo legislativo e mediatico a cui sono stati sottoposti gli automobilisti quando è stata introdotta l'obbligatorietà della marmitta catalitica? Forse pochi perché, specie gli Italiani, hanno la memoria corta. Le auto che ne erano sprovviste non potevano più circolare in città e non valevano più niente anche se nuove o quasi; emissioni di scarico quali l'ossido di carbonio (CO), gli ossidi di azoto (NOx) e gli idrocarburi incombusti (HC), criminalizzati come i veri responsabili dell'inquinamento dell'aria.

L'ossido di carbonio era il nemico numero uno: andava eliminato a tutti i costi  e trasformato nella benefica, non tossica, non inquinante, allegra (vedi bollicine nell'acqua minerale) anidride carbonica (CO2). A tutto questo ci avrebbe pensato il catalizzatore allo scarico che avrebbe risolto ogni problema: quindi grande corsa all'acquisto delle nuove vetture “catalizzate” per poter circolare liberamente e far contenti burattini e burattinai.

Quindi, per chi non lo sapesse o l'abbia dimenticato, la CO2 emessa dalle auto è figlia del catalizzatore che trasforma il nocivo CO nell'innocua CO2 secondo il noto processo di ossidazione:

2CO+ O2 = 2CO2

Ma anche la trasformazione dei nocivi ossidi di azoto (NOx) produce ottima CO2 ed azoto puro assolutamente inerte (in natura l'aria è costituita dal 78% di azoto).

2NO+ 2CO = N2+ 2CO2

Come se non bastasse, anche la trasformazione degli HC produce CO2 insieme ad acqua (H2O) sotto forma di vapore:

2C2H6+ 7 O2 = 4CO2+ 6H2O

A questo punto sembrava tutto risolto : il catalizzatore trivalente aveva sconfitto al 90-95% le emissioni inquinanti allo scarico da cui ora uscivano solo benefico vapore acqueo ed innocua anidride carbonica.

Il resto è storia nota: la pacchia è durata pochissimo, è cominciato il tormentone degli Euro 0,1,2,3,4,5,6 …con relativi, immancabili divieti di circolazione per chi non ha né le possibilità né la voglia di cambiare auto in continuazione. Finita la psicosi da catalizzatore è iniziata quella da polveri sottili (alias particolato) di cui, manco a dirlo, prima nessuno parlava nonostante se ne conoscesse da tempo consistenza ed effetti collaterali.

Anzi nel periodo del boom delle auto diesel erano tutti intenti a giurare (compresi quegli ambientalisti che ora si stracciano le vesti per il buco dell'ozono) che il diesel inquinava molto meno del motore a benzina. Ora c'è il filtro antiparticolato e chi non ce l'ha è considerato peggio di un appestato che non è degno di calpestare con le ruote il suolo urbano. Ma contro la CO2 non c'è filtro o catalizzatore che tenga. Anzi, più il catalizzatore è efficiente, più CO2 produce a scapito di CO, NOx ed HC. Ma questo sembra non interessi più a nessuno.

Ci siamo dati la zappa sui piedi? Direi di no: il catalizzatore è una soluzione validissima, ma una delle principali occupazioni dei legislatori è prendere sempre di mira la motorizzazione privata. Ora la parola d'ordine è una sola, categorica ed impegnativa per tutti : ridurre la CO2 emessa dai veicoli a motore anche se questi incidono solo per un 5% sul totale ma, soprattutto, nonostante non sussista uno straccio di prova inconfutabile, non di parte o interessata, che dimostri la reale sussistenza del presunto “riscaldamento del pianeta” e che quest'ultimo dipenda da eccesso di CO2 e non da normali e periodici cicli naturali al di fuori del controllo umano.

Alla prossima puntata e… mi raccomando, acqua minerale liscia, evitate le bibite gassate e poco lambrusco ogni tanto.