16 marzo 2022

Una significativa riduzione dei consumi energetici è ovviamente del tutto auspicabile ai fini economici ed ambientali, ora appare necessaria ed urgente: forse ora che tocca il nostro portafogli, anzi la sopravvivenza di persone e aziende, sarà la volta buona.

Da Enea ad Altroconsumo, molti prodigano gentili ed astuti consigli, qui qualche ulteriore spunto, nel mio campo, l’autotrazione.

riduzione dei consumi attraverso riduzione di pesi, potenze e PERCORRENZE

Qualcosa possiamo farlo noi, qualcosa dovrebbe farlo lo Stato, qualcosa le Case automobilistiche.

I risparmi che si potrebbero-dovrebbero ottenere sarebbero rilevanti, a mio modesto avviso ci si dovrebbe porre un target di almeno il 50% – che è ragionevole, cioè conseguibile, e darebbe più vantaggi in termini energetici ed ambientali e costerebbe molto di meno della “elettrificazione” già diventata Direttiva UE.

Qualche chiarimento tecnico, per giustificarne la fattibilità e le motivazioni.

IL CONSUMO DI UN’AUTO

La potenza sviluppata dal motore serve a:

  • vincere la resistenza aerodinamica (potenza per l’aerodinamica)
  • accelerare (potenza per l’inerzia)
  • vincere l’attrito degli pneumatici sul terreno e la loro isteresi (potenza persa per rotolamento)
  • una parte della potenza va persa per attriti interni nella trasmissione (cambio e giunti): rendimento della trasmissione.

Quindi potremmo parlare di consumo di combustibile per l’aerodinamica, consumo per accelerare, consumo per il rotolamento, consumo per il rendimento della trasmissione. Per ridurre tali consumi, occorre ridurre le rispettive spese di potenza.

potenza per aerodinamica: ridurre la velocita’!

La potenza spesa per l’aerodinamica è proporzionale a:

  • il coefficiente aerodinamico
  • l’area frontale del veicolo
  • il cubo della velocità

per diminuire la potenza spesa per aerodinamica occorre quindi:

  • migliorare il coefficiente aerodinamico: e questo direi che è già stato fatto, negli scorsi 40 anni le Case hanno migliorato molto, le scatolette squadrate degli anni ’70 sostituite dalle curve aerodinamiche studiate nelle Gallerie del Vento. (In Fiat, potremmo dire da ing. Montabone in avanti – che fortemente perorò il miglioramento dell’aerodinamica, anche sui mezzi pesanti, cioè su TIR, mentre qualche famoso tecnico, a quell’epoca nel CdA Fiat, era scettico).
  • area frontale: con lo smisurato aumento dei volumi delle auto, le Case si sono mangiate i vantaggi ottenuti con i miglioramenti aerodinamici. Il peso medio e l’altezza delle persone sono cresciuti: bene l’altezza, il peso se diminuisse darebbe vantaggi in termini economici e di salute, se lo Stato si impegnasse al riguardo – invece di chiudere le palestre e gli impianti sportivi per covid – sarebbe una bella cosa. Ciò non significa che abbiamo bisogno di un SUV per spostarci; l’attuale Fiat 500 è grossa il doppio di quella di 60 anni fa, e pesa il triplo: è davvero necessario?
  • velocità: la potenza aerodinamica cresce con il cubo della velocità, fino a circa 100 kmh è piccola rispetto alle altre due, dopo di che diventa predominante, e crescendo con il cubo cresce molto velocemente, a 200 kmh è 8 volte quella a 100 kmh.

Quindi c’è una macroscopica opportunità di una drastica riduzione dei consumi: moderare la velocità. In effetti i limiti di velocità sono già dell’ordine di 130 kmh, per raggiungere tale velocità bastano meno circa 50 CV, che ci stanno a fare motori da 100, 200, 300 CV? Fa status symbol avere un’auto molto potente, ma non è sinonimo di razionalità.

Oppure chi possiede tali auto gioca a guardia e ladri con i rilevatori di velocità, approfittando dei controsistemi che trova sul web? forse qualche anziano si sente ritornato ai tempi “gloriosi” in cui lanciava molotov contro la Polizia?

Qualcuno obietterà: ho una macchina potente perchè mi piace, fa status symbol, poi non si sa mai…

Il punto è che la riduzione della potenza del motore permetterebbe un drastico downsizing del motore stesso, di tutti gli organi a valle (frizione, cambio, giunti, albero di trasmissione, semiassi, pneumatici), nonché di quelli necessari a scaricare la potenza in sicurezza, quindi daccapo gli pneumatici, le sospensioni, il telaio in genere. E pure la (pesante) batteria. Quindi riduzione dei pesi,  determinanti nelle altre potenze, e degli attriti.

potenza per accelerare: ridurre i pesi!

la potenza per accelerare è proporzionale a:

  • massa del veicolo
  • accelerazione

quindi un’auto da 2 tonnellate (un SUV) richiede una potenza per accelerare 4 volte più di una da 500 kg (la vecchia Fiat 500).

e sull’accelerazione?

Qui viene a taglio il consiglio di un ex Direttore dei Motori del MIT, che dichiarò che “per consumare di meno, la gente deve capire che occorre premere di meno sull’acceleratore”. Non occorre esser Direttore dei Motori del MIT (Massachusetts Institute of Technology) per una simile affermazione. Che non è nemmeno tanto esatta, per quel che segue.

il rendimento del motore
 

Il rendimento di un motore non è una costante, ma varia molto, in funzione della sua velocità e del carico, cioè quanto uno preme l’acceleratore. Il rendimento è il rapporto tra potenza sviluppata dal motore e consumo di combustibile. Il rendimento ha i valori migliori al regime di Coppia Massima, e cresce con il carico, quindi premendo non proprio a fondo ma quasi l’acceleratore, si raggiunge il massimo del rendimento per quella velocità. Il massimo del rendimento non significa il minimo del consumo: il minimo del consumo ce l’ho ovviamente quando sono fermo al semaforo in folle, ma ivi il rendimento (globale) è zero, nemmeno mi muovo. Il fenomeno è più accentuato sui benzina, cioè un diesel a basso carico si comporta meglio di un benzina, il che si traduce nel fatto che consuma molto di meno.

piano quotato di un generico motore benzina: il rendimento, cioè il consumo specifico, kg/kWh, ha un punto di massimo, e decresce rapidamente con il carico

Quindi, grazie ad un motore più piccolo, meno potente, non solo ottengo una significativa riduzione di peso e degli attriti, ma anche un maggior rendimento del motore: quando vado a 130 kmh, il mio motore da 200 Cv ne eroga appena 50, quindi ha un rendimento mediocre (diesel), se non disastroso (benzina). Se invece disponessi di un motore da 60 CV, lavorerebbe con buon rendimento sia a 130 kmh, sia a maggior ragione quando in città tento (vanamente) di avvicinarmi ai 50 kmh, ecc.

Per concludere con il consiglio del MIT, in realtà il modo migliore di consumare di meno con la vostra attuale auto, nell’ipotesi non sia elettrica, è di accelerare a fondo, poi rilasciare e frizionare. Non è certo che il passeggero gradisca.

potenza per rotolamento: RIDURRE I PESI!

La potenza spesa per rotolamento è proporzionale a:

  • massa veicolo
  • coefficiente di rotolamento dello pneumatico.

quest’ultimo dipende da tante cose, ma appare ovvio che pneumatici smisurati consumino molto più di pneumatici di dimensioni moderate. Daccapo l’importanza della velocità massima: se devo prevedere che la mia auto correrà ad oltre 200 kmh, devo fare pneumatici sufficientemente “robusti” da reggere la relativa isteresi (la zona di deformazione, di schiacciamento dello pneumatico, che a 200 kmh si deforma e poi si rilascia, e daccapo si schiaccia, circa 40 volte al secondo) ed i carichi laterali, cioè la forza centrifuga, nonché le forze di frenata.

Peccato che i motori di ricerca servano sempre di più a registrare le ricerche, cioè a “profilare” (gentile eufemismo per “schedare”) l’utente, e sempre meno a trovare quel che si cerca, si potrebbero trovare raccapriccianti foto della deformazione degli pneumatici in frenata.

Nelle perdite per rotolamento la massa in pratica compare due volte: al crescere della massa occorre prevedere uno pneumatico più robusto, che ha un coefficiente peggiore.

ATTRITI INTERNI

è ovvio che un cambio da 4 o 5 marce si mangia meno potenza di un cambio automatico da 9 marce (???) – che poi capita pure che non è capace di tener fermo il veicolo quando si parcheggia in salita.

corretti dimensionamenti

Ciò vale per tutto, se l’auto ha 200 CV richiede certi giunti, se ne ha 50 richiede giunti molto più piccoli che assorbono meno energia. Qui c’entra anche il comportamento corretto dei progettisti, e dei fornitori. Tanto per non andar lontano, quando lasciai Fiat Auto, i giunti che io mettevo sulle auto da 200 CV finirono chissà perché su quelle da 100 CV; quelli che mettevo sulle vetture da 100 CV finirono sulla Punto da 60 CV. Chissà perché. Ma la stessa cosa accade più o meno in tutte le Case, su tutti i componenti. Il fornitore riesce a infilare giunti oversize su un modello, poi va a raccontare a tutti gli altri che ciò è stato necessario, e prima o dopo si trova qualcuno che si beve certe sciocchezze.

STRATEGIE VINCENTI?

francamente già 30 anni fa, appese da Fiat al chiodo le vincenti scarpette delle trazioni integrali, avrei volentieri dato il mio contributo a sviluppare auto compatte, economiche, basso consumo e basso costo. Fiat preferì andare in direzione opposta, trend intensificato negli anni 200 e 2010 (es. Alfa 159, Giulia, Maserati). Con tutto rispetto, non mi sembra sia stata una grande idea, la Fiat che produceva la vecchia 500 era la Terza Casa automobilistica al mondo, lo era ancora negli anni ’80, ora pur insieme a Chrysler e Peugeot arriva appena al quarto posto, e le cinesi sono in crescita.

Per non parlare delle Case tedesche, che dopo aver avuto l’idea, a mio modesto avviso ottima, di verificare sperimentalmente se davvero le emissioni del diesel sono pericolose, poi si sono precipitosamente ritirate, e si sono buttate sull’elettrico: a giudicare dalle vendite, un suicidio.

Il peso influisce molto negativamente sulle auto elettriche. di fatti è facile trovare i pesi delle vecchie Smart, il peso delle nuove smart, elettriche, l’ho cercato inutilmente per cinque minuti, dopo di che non ho perso ulteriore tempo.

Puntare sulla riduzione di pesi e potenze più che sull’elettrico sarebbe molto positivo per tutta la Componentistica italiana ed europea, oltre che per energia ed ambiente, bilanci pubblici e portafogli privati.

le percorrenze

Infine le percorrenze

siete proprio sicuri che voi usate la vostra auto solo quanto necessario?

idem nella Vostra Azienda, nel Vostre Ente?

siamo sicuri che le aziende di autotrasporti davvero ottimizzino spostamenti e percorrenze, o ci sarebbe spazio per ulteriori miglioramenti?

per non parlare di banalità, di cose ovvie quando non c’era il “riscaldamento climatico”: andare a piedi, in bici… fa pure bene alla salute… ora ci sono pure i monopattini! le moto, che non sono il massimo della sicurezza, ma pesano molto meno delle auto.

Troppe vetture e SUV sono vicini alle 2 tonnellate.

Potenza: a che servono potenze elevate se il limite di velocità è 130 kmh?

Ricordo un Ducato, prodotto in America, da 280 CV: e che? il veicolo di Terminator? il primo Ducato, italiano, aveva 60 CV.

Ed il famoso Kilometro zero: non solo come cibo di alto livello, ma puntare sulla produzione di cibo e di ogni altro prodotto in loco o comunque vicino a noi invece che a migliaia di kilometri. I prodotti dovrebbero esser durevoli, gli oggetti che costano poco ma dopo breve tempo sono da buttar via, e magari non hanno funzionato nemmeno tanto bene, si trasformano in montagne di rifiuti, enorme spreco di materie prime, per produrli e trasportarli, financo alla discarica.

news

Fiat 1500: le foto di un’ammiraglia ambita da tanti (msn.com)

ai tempi in cui una 1.500, non certo turbo né 4 valvole, né fasatura variabile, era una Ammiraglia, non si parlava di riscaldamento climatico.