Svizzera energia

Tipi di motore

Ibridi plug-in, Range Extender o celle a combustibile – orientarsi tra le tecnologie di propulsione non è sempre facile. Per questo vi proponiamo di consultare la questa panoramica.

  • Veicoli a benzina

    I veicoli a benzina sono alimentati da un motore a ciclo Otto. Secondo questo principio di combustione, il pistone aspira l’aria e la spinge nel cilindro, mentre nei motori sovralimentati l’aria viene spinta nel cilindro dal turbocompressore o dal compressore. Durante la fase di aspirazione il carburante viene immesso nell’aria aspirata – nel collettore di alimentazione oppure direttamente nella camera di combustione. La miscela di aria/carburante si infiamma a contatto con le scintille emesse da una candela. Il rapporto aria/benzina si mantiene intorno a 14,7:1 parti di peso (lambda = 1) per l’intero campo di applicazione. Nel motore a ciclo Otto, il rapporto di compressione va da 9:1 a 14:1, a seconda del tipo di combustione. Durante la combustione, il pistone e la biella vengono spinti verso il basso facendo così ruotare l’albero motore.

    I motori a benzina esistono sin dagli albori dell’industria automobilistica, quindi da quasi 130 anni.

    Visualizza veicoli

  • Veicoli diesel

    Un motore diesel è un motore a combustione interna proprio come quello a ciclo Otto. La sua caratteristica principale è l’autoaccensione del carburante iniettato nell’aria comburente compressa. A differenza dei motori a benzina, nel processo di combustione diesel non viene utilizzata una miscela di aria e carburante, ma soltanto aria. Contrariamente al motore a ciclo Otto, il rapporto aria/carburante nella miscela varia a seconda della potenza richiesta. Nel diesel, il rapporto di compressione va da circa 16:1 a 17:1. L’alta temperatura generatasi durante la compressione è sufficiente a far evaporare il carburante e ad accendere la miscela.

    I motori diesel sono in circolazione dal 1893. Il primo esemplare è stato montato su un’auto di serie nel 1936 e si trattava della Mercedes 260D.

    Visualizza veicoli

  • Veicoli elettrici

    I veicoli elettrici hanno un sistema di propulsione completamente elettrico. Nella maggior parte dei casi, l’energia elettrica necessaria a spostare l’auto è accumulata in una batteria agli ioni di litio, tuttavia può provenire anche da una cella a combustibile. I motori elettrici presentano un livello di efficienza nettamente superiore e pertanto minori sprechi di energia rispetto a quelli a combustione. La coppia massima è disponibile già a partire dal primo giro del rotore. In fase di frenata il motore elettrico funge anche da generatore, per questo trasforma l’energia cinetica nuovamente in corrente elettrica che accumulandosi nella batteria può essere riutilizzata per la propulsione (recupero). Durante l’utilizzo i veicoli elettrici non producono CO2, tuttavia le emissioni di CO2 dipendono dal tipo di impianto impiegato per la produzione dell’energia.

    I motori elettrici hanno iniziato ad alimentare le prime auto già all’inizio del XX secolo.

    Visualizza veicoli

  • Veicoli ibridi

    I veicoli ibridi hanno almeno due sistemi diversi di accumulo dell’energia e di propulsione a bordo. Nella maggior parte dei casi si tratta della combinazione di un motore elettrico e di uno a combustione – di solito un motore a ciclo Otto. In fase di propulsione il motore elettrico lavora in autonomia oppure come supporto per quello a combustione, mentre in fase di frenata funge da generatore per rifornire nuovamente la batteria con energia. I veicoli completamente ibridi consentono di viaggiare sia sfruttando l’energia elettrica sia combinando le sue soluzioni. Un sistema di controllo decide quando e quale tipo di propulsione inserire in base al livello di efficienza richiesto. Nei veicoli cosiddetti mild hybrid, leggermente più semplici dal punto di vista tecnico, il motore elettrico svolge solo un ruolo di supporto. Con i concetti di propulsione più recenti, avviatori-generatori da 48 volt funzionano in modo efficiente e relativamente conveniente anche come booster. Possono essere integrati come dispositivi ausiliari azionati da cinghia oppure tra il motore a combustione e il cambio direttamente nella catena cinematica. Tuttavia, in alcuni modelli di auto super sportive, l’ibridizzazione è finalizzata principalmente ad aumentare le prestazioni con un incremento minimo dei consumi.

    Toyota è stato il primo costruttore a puntare molto sui sistemi di alimentazione ibridi. Nel 1997 ha fatto la sua comparsa la prima Prius Hybrid.

    Visualizza veicoli

  • Ibridi plug-in

    Come le normali auto ibride, anche i veicoli ibridi plug-in dispongono di un sistema combinato di motore a combustione ed elettrico. Tuttavia, essendo equipaggiati con potenti pacchi di batterie agli ioni di litio, di solito possono percorrere dai 30 agli 80 chilometri in modo completamente elettrico. A differenza delle tradizionali auto ibride, i modelli con alimentazione ibrida plug-in possono essere ricaricati anche collegandoli alla presa della corrente. Spesso i cosiddetti PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles, auto ibride elettriche plug-in) vengono installati anche sui grandi SUV 4x4 per mantenere le loro emissioni di CO2 entro i limiti.

    Visualizza veicoli

  • Range Extender

    Un Range Extender è un piccolo motore a combustione o una cella a combustibile che viene installato in aggiunta al motore elettrico. Il Range Extender tuttavia non serve all’alimentazione diretta del mezzo ma solo alla produzione di energia a bordo per aumentare l’autonomia di un veicolo elettrico. È disaccoppiato dal motore a combustione e aziona un generatore che fornisce corrente alla batteria da trazione.

    Visualizza veicoli

  • Veicoli a gas naturale

    Questi veicoli sono spinti da motori a ciclo Otto alimentati con gas naturale. Il gas naturale è composto principalmente da metano (CH4), pertanto ha un contenuto di parti di carbonio (C) minore rispetto alla benzina o al diesel e durante la combustione produce molto meno CO2. Rispetto ai motori a ciclo Otto a benzina, quelli a gas naturale hanno un vantaggio in termini di CO2 di circa il 20%. Siccome sulle automobili moderne, per motivi legati all’autonomia del veicolo, i motori a gas naturale sono sempre bivalenti, ossia possono essere azionati sia con la benzina sia con il gas naturale, le auto hanno bisogno di due sistemi di combustibile e due serbatoi. Il sistema monovalente a gas naturale potrebbe sfruttare ancora meglio i vantaggi del gas, in particolare il grande potere antidetonante. Il gas naturale chiamato spesso anche con la sigla CNG (Compressed Natural Gas), viene immagazzinato a bordo dell’auto a una pressione di 200 bar. Al momento in Svizzera si contano circa 140 stazioni di servizio.

    I primi motori a gas naturale sono stati sviluppati già negli anni Sessanta del XIX secolo.

    Visualizza veicoli

  • Veicoli a biogas

    Il biogas ha una composizione simile a quella del gas naturale e può essere anche utilizzato sugli stessi veicoli. Proprio come il gas naturale è composto principalmente da metano. Il biogas viene prodotto dalla fermentazione di biomasse. La sua produzione avviene in appositi impianti dove si fanno fermentare rifiuti o materie prime rinnovabili. Il gas naturale sintetico rappresenta un’alternativa al biogas. Sfruttando la corrente eolica o solare si producono dall’acqua ossigeno e idrogeno che poi con il CO2 può essere trasformato in metano, ossia gas naturale.

  • Gas per auto

    Il gas per auto, detto anche GPL (gas di petrolio liquefatto), viene utilizzato nei motori a ciclo Otto proprio come il gas naturale. Il gas liquefatto è composto da propano e butano ed esercitando una pressione ridotta diventa liquido. In alcuni Paesi, i veicoli a GPL nascono già così direttamente nelle officine delle case automobilistiche oppure vengono convertiti per l’utilizzo a GPL da officine specializzate e autorizzate. In Svizzera invece sono stati fatti diversi tentativi per il lancio del GPL, ma senza buon esito perché non si ottengono apprezzabili vantaggi né in termini di costi né in termini di ecocompatibilità.

  • Veicoli a celle a combustibile

    I veicoli dotati di celle a combustibile sono veicoli elettrici che non recuperano l’energia necessaria per il propulsore da una batteria ma da una cella a combustibile. In questa cella si produce energia elettrica dall’ossigeno e dall’idrogeno. Il rifornimento del veicolo con l’idrogeno avviene a una pressione di 350 o 700 bar. L’unico prodotto di scarto derivato dalla produzione di energia elettrica nella cella a combustibile è l’acqua.

    I primi a produrre veicoli a celle a combustibile in serie sono stati i giapponesi e i coreani.