Gli ultimi saloni dell’automobile (Qatar, Los Angeles, Ginevra) hanno rilevato una moltitudine di proposte e approcci per affrontare il futuro del veicolo, con un particolare occhi all’evoluzione “green”, cosa che non stupisce in quanto questa industria viene particolarmente accusata di inquinare l’ambiente.

Le grandi case automobilistiche si fanno la gara per la più convincente e innovativa tecnologia, che si divide tra lavori realizzabili e applicabili anche domani mattina, ai più pionieristici e avveniristici pensato per il 2020 e oltre.

Senza alcuna pretesa di completezza, è pur interessante osservare, anche attraverso materiale “promozionale” coinvolgente, su che fronti si concentrano le energie di innovazioni e R&S. A partire da un’ottimizzazione dei consumi attraverso il miglioramento di rendimento, allo migliore sfruttamento dei motori elettrici costruendo auto sempre più leggeri fino alla costruzione di veicoli con materiali organici e biodegradabili per creare un vero approccio “green” in tutti i sensi.

Audi e l’auto che consuma meno di 1 L a 100 km

Avveniristica. Futuristico. Tecnologico. Qualche parola che evoca un immagine che un automobile del futuro senz’altro presenta, e l’immagine della appena presentata XL 1, prototipo della casa Volkswagen certamente lo rappresenta.

Il sito inglese della Volkswagen da qualche suggerimento sulla tecnologia utilizzata per rendere questa macchina piuttosto interessante dal punto di vista ecologico, potendo percorrere ca. 111 km con un solo litro, oppure visto dall’altro punto di vista, consuma 0,9 L per 100 km percorsi:

“The new Volkswagen XL1 Super Efficient Vehicle (SEV) has been unveiled at the Qatar Motor Show.  Pioneering construction techniques, an advanced plug-in hybrid drivetrain and innovative packaging all play a part in allowing the XL1 to return 313 mpg on the combined cycle while emitting 24 g/km of CO2 to set a new benchmark for vehicle efficiency.

Powering the XL1 is a compact 800 cc TDI two-cylinder common rail diesel engine developing 48 PS.  It’s linked to an electric motor producing 27 PS, resulting in a total of 75 PS – a modest output yet more than enough when the low kerb weight (795 kg) of the vehicle is taken into account.”

Pochi cavalli, un’integrazione tra motore diesel ed elettrico con un peso ultraleggero della scocca. Solo il 23% è fatto di ferro e acciaio, i restanti componenti di altro.

“Further savings are made through the extensive use of lightweight materials including magnesium (wheels), ceramics (brake discs) and aluminium (dampers, steering system, brake calipers).”¹

Fino a qui la questione si “riduce” alla ingegnerizzazione dei componenti rendendoli sufficientemente robusti per creare la necessaria stabilità e sicurezza, volendo banalizzare molto.

Si potrebbe anche dire che già ora esistono macchine con consumi ridotti, nell’elenco spicca proprio la A2 1.2 Tdi e la Lupo 1.2 Tdi, entrambi della stessa casa VW. Oppure ancora lo sviluppo del motore Wankel, rimasto sostanzialmente fermo dopo i primi prototipi come per esempio la famosa C111 della Mercedes, che in fondo non è tanto dissimile alla versione di Wolfsburg. Prodotti una serie di prototipi a partire dal 1969 proprio nel cuore della crisi del petrolio, fu poi abbandonato, nonostante i sorprendenti consumi ridotti per l’epoca in cui fu sviluppato (1957).

Ma la vera storia della XL1 nasce alcuni anni fa con un importante progetto che si chiamava “la macchina da un 1L” che riusciva a percorrere 100 km con 1,49 L. Il progetto risale al 2002. Nel 2009 ha visto una evoluzione con la L1, condividendo la caratteristica particolare di un biposto in fila, cioè due persone sedute uno dietro l’altro come in un aereo senza ali. Di fatto, aprendo le porta alate, l’immagine non era del tutto dissimile. Ora la XL1 si è allargata e ospita due persone affiancate raggiungendo così dimensioni esterne molto simili ad una auto compatta. Tuttavia, è stato ottenuto un coefficiente di resistenza aerodinamica Cx da record (è di 0,186) al quale si abbina un peso ben bilanciato, contenuto in appena 795 kg, sul quale si riflette l'esteso impiego di carbonio rinforzato – il Cfk - per realizzare la monoscocca.

La forma quindi non è solamente una questione di estetica, senz’altro elemento vitale per il mondo automobilistico, ma frutto di una innovazione tecnologica verificato nel canale del vento. Un forte contrasto con una visione più romantica con l’ecologia, più green. Ma più efficace e guidato dal Design Innovation.

Il concetto BMW i e Mini Rocketman diventa realtà in fibbre di carbone

Per anni la casa automobilistica bavarese ha puntato molto in alto, o per dire meglio, nel futuro lontano: sembrava (e per alcuni senz’altro, sembra ancora) una vera rivoluzione nella propulsione l’usa di idrogeno. La BMW ha investito tanto in questo tecnologia riuscendo anche di ottenere ottimi risultati prestazionali. Peccato che il mercato non segue, e l’applicazione fallisce nel momento manca semplicemente il “benzinaio” che offra questo nuovo “carburante”.

Ma il futuro non è solo quello tra 50 anni, ma lo stesso “domani” è valido per essere esplorato. In questo contesto, la direzione della BMW ha annunciato che “non si può fare a meno a studiare a fondo le potenzialità dell’auto elettrico.”

Punto saliente è certamente la totale riduzione delle emissioni di CO2, a patto che si riesca controllare anche la produzione dell’energia elettrica alla fonte. Inoltre, “l’elettromobilità migliora notevolmente l’esperienza di guida: ad esempio, nel caso della BMW i3, tutta la coppia del motore elettrico è disponibile dall’avvio e si può accelerare fino alla massima velocità senza alcuno strappo. La sensazione che dà un motore elettrico è di estrema agilità e piacere di guida. Non sorprende quindi che BMW sia rimasta affascinata dall’elettromobilità fin dall’inizio e che sviluppi e costruisca autonomamente i propri motori elettrici,” come scrive la stessa BMW.

Fin qui, niente di nuovo. E a guardare la stessa storia della BMW il tema dell’elettrico accompagna la casa automobilistica da molti anni.

Tuttavia, una piccola “rivoluzione” potrebbe arrivare con l’uso più “spinto” di carrozziere ultraresistenti realizzate con fibre di carbone. Come scrive la BMW a proposito di questo materiale:

CFRP: super leggera, super resistente

Quando si tratta di utilizzare materiali estremamente leggeri per la realizzazione di autoveicoli, la CFRP è ovviamente la prima scelta. Questo materiale è estremamente resistente e leggero: a parità di resistenza, risulta quindi circa il 50% più leggero dell’acciaio. (Viceversa l’alluminio rispetto all’acciaio consentirebbe di risparmiare solo un 30% del peso).

Il modulo Life dei veicoli BMW i viene costruito impiegando esclusivamente CFRP. Pertanto le auto presentano una maggiore autonomia, le tipiche prestazioni di guida di BMW e la massima sicurezza. Inoltre il materiale CFRP è estremamente resistente alla ruggine e alla corrosione, il che lo rende molto più longevo rispetto, ad esempio, alle tradizionali strutture in acciaio.

Il segreto di questo materiale ad alta resistenza è rappresentato dalle fibre di carbonio, che sono altamente resistenti allo strappo nel senso della lunghezza. Le fibre vengono intessute in strutture di lattice e integrate in una matrice plastica per creare il materiale composito fibra di carbonio/plastica CFRP. In stato asciutto, esente da resina, è possibile lavorare la CFRP praticamente come fosse un tessile, rendendo molto flessibili le possibilità di modellazione. Solo dopo l’indurimento della resina iniettata nel lattice, il composto riceve la propria forma finale rigida.

Contemporaneamente allo studio dell’impiego efficace del nuovo materiale, è stato anche messo a punto la struttura di tutto il veicolo: telaio resistente in alluminio con motore elettrico vicino alle ruote motrici, il tutto rivestito dal CFRP per dare forma all’auto.

Queste forme potrebbero poi aggiornarsi rapidamente per dare anche un risalto estetico nuovo. I concetti di BMW i3 e i8 mostrano linee molto futuristiche anche se il “touch” di BMW rimane leggibile. Ma anche concept come la Mini Rocketman, efficacemente mostrato nel breve filmato, mostrano l’applicabilità immediata di questa tecnologia.

Tant’è vero, che il concorrente Volkswagen ha comprato una importante quota parte del produttore di queste fibbre, di cui ad oggi è il più importante azionario la BMW: il CEO di BWM Norbert Reithofer guarda a questa mossa di Piech, suo rivale di Wolfsburg con un occhio di approvazione per la condivisione di una strategia e uno diffidente per la mossa da concorrente.

La risposta di Renault

Questo non vuol dire che solamente BMW o Volkswagen lavorano in questa direzione, e concept car come la Capture o la Zoè .Z.E. della Renault testimoniano che anche altri sfruttano la leggerezza della fibre di carbonio.

La Zoè Z.E. probabilmente rappresenta una soluzione di auto elettrica più commerciale, nonostante le sue forme avveniristiche le proposte soprattutto per l’interno parlano chiaramente della filosofia francese di mettere il confort al più alto posto per l’utente. Il tutto sfruttando nuove tecnologie come pannello solare, RFID, Biotherm con filtri che isolano l’abitacolo dallo smog cittadino.

Auto organiche BIOME Concept di Mercedes e Nissan iV

 Un tempo sarebbe stato di moda green l’auto di Fred Flintstone: assolutamente ecologico, tenendo conto che i materiali utilizzati non potevano non essere altro che materiali naturali e conseguentemente 100% riciclabili e per la propulsione un motor a due gambe.

Da allora, il mondo si è evoluto e ha creato tanti piccoli mostri ecologici, che stento riescono a vincere una gara per l’emissione zero. Pur riuscendo con motori ibridi a eliminare quasi del tutto una emissione diretto sulle strade (il che sarebbe già un enorme vantaggio per la vita urbana) i materiali usati sono inquinanti e solamente in parte riciclabile, sempre che vengano riciclati. Nel 2010, questo tema non è antiquato, e una gita di fine gennaio per le strade di Milano (malauguratamente prolungato per una certa perdità di orientamento e lunghe code davanti ai semafori) ha evidenziato la piena necessità di lavorare sulla riduzione delle emissioni: la mia macchina grigio argentata, che verso la barriera sud San Zenone era ancora in uno stato guardabile, si è trasformato in uno anatroccolo grigio scuro-nero, viscido e oleoso. Impressionante.

A fronte di una tale inorganicità del mondo del trasporto, meccanizzato e legato ad uno di questi terrificanti immagini dell’era della piena rivoluzione industriale, una stella (nel vero senso della parola) sembra apparire sul firmamento. Durante l’ultimo Salone dell’Automobile di Los Angeles, i designer della Mercedes hanno presentato una visione: un auto completamente organico, alimentato da energia solare. Detta così, potrebbe essere paragonabile con uno di quegli alberi che camminano nel romanzo di Tolkien, ma il design futuristica di quest’ automobile invece riporta nel lontano futuro, nel viaggio tra le stelle. Quanto sia strabiliante questa futuristica vettura lo si capisce semplicemente ammirandone le forme; ma è l'essenza la vera sorpresa: la Mercedes BIOME infatti è quanto di più vicino al biologico si possa immaginare pensando ad una vettura, con struttura interamente costruita in BioFibre 100% naturale. Questo particolare materiale è più leggero del metallo e della plastica, pur essendo allo stesso tempo resistente più dell'acciaio e, caratteristica ancor più stupefacente, derivato dai semi di alcune selezionate piante. Il BioFibre è in grado di assorbire l'energia solare e di accumularla in un composto chimico liquido denominato BioNectar4534, ed è prodotto salla base di un DNA brevettato da Mercedes e composto esclusivamente da semi di diverse piante. La BIOME, così, utilizza per muoversi il BioNectar4534, accumulato nel materiale BioFibre del telaio, dell'abitacolo e delle ruote.

Come le piante, anche Mercedes BIOME produce ossigeno e contribuisce quindi al miglioramento della qualità dell'aria. Al termine del suo ciclo vitale, la vettura può essere completamente 'compostata' o utilizzata come materiale da costruzione. Avvalendosi esclusivamente di tecnologie verdi, BIOME si integra completamente nell'ecosistema naturale.

Anche la Nissan ha sviluppato un concept car Nissan iV con strutture di biofibre e capota con panello solare per la propulsione, e il risultato estetico non è tanto differente. A sottolineare la “naturalezza” del veicolo, la struttura può essere rivestito in materiali diversi, derivati da elementi naturali. Cuore della tecnologia si concentra in gran parte nelle 4 ruote: con “wheel motors”, cioè 4 motori direttamente collocati sulle (o nelle) ruote che sfruttano l’alternanza di forze di calamite per creare il movimento, che garantiscono contemporaneamente anche la sospensione.

La ricerca del naturale ha inizio, e Il futuro dell’uomo può avere tante facce. Questa fa parte di una di queste. Inoltre è importante costatare che la ricerca è aperta, e che non si limita ad un solo “ramo” dei tanti rami di possibilità che l’albero dell’innovazione offre.

di Andreas Sicklinger

Note
¹ Fonte: Volkswagen