Toyota a idrogeno, non solo fuel cell: in pista lo sviluppo di un motore termico
I tanti volti dell'idrogeno impiegato nella mobilità passano anche da progetti come il motore termico sviluppato da Toyota, che verrà messo alla prova in pista. Tanti i vantaggi della sostituzione del combustibile fossile con l'idrogeno. Non mancano le sfide tecniche
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È un’altra tappa verso le ambizioni di un società dell’idrogeno, che utilizzi il vettore energetico nel campo della mobilità in più forme. Toyota sfrutta le corse quale banco di prova, impegnativo, per un progetto di motore termico alimentato a idrogeno.
MOTORE A IDROGENO TOYOTA
Del know how sulle fuel cell sappiamo già, progetti come nuova Mirai hanno rinnovato tale impegno. La fuel cell prevede la trasformazione dell’idrogeno, mediante reazione chimica nella pila a combustibile con l’ossigeno, per generare elettroni accumulati in una batteria e, da lì, ad alimentare un motore elettrico. Lo schema inedito proposto su una Toyota Corolla prototipo ha tutt’altro funzionamento.
Si può avere un’auto a emissioni zero, alimentata a idrogeno, ma che preservi la sonorità di un’automobile con motore termico? Si può e ha vantaggi importanti la sostituzione del combustibile fossile con l’idrogeno.
L’OK DI MORIZO
Il progetto è partito nel 2020, supportato dal presidente Toyota, Akio Toyoda, quello che può definirsi un “car guy”. Un vero appassionato tanto da mettersi personalmente al volante dei prototipi Toyota per saggiarne i progressi durante lo sviluppo. È “Morizo” il nickname sportivo di Toyoda. Avviare il progetto di motore termico a idrogeno è una sfida che il prossimo 21 maggio scenderà in pista per correre una gara di 24 ore, sul circuito del Fuji, nella quale verificare e stressare l’unità turbo tre cilindri da 1.6 litri.
COME FUNZIONA
Il funzionamento del prototipo di motore è semplice: ha un serbatoio dedicato nel quale l’idrogeno è stoccato, un sistema di alimentazione specifico che porta l’idrogeno in camera di combustione, dove avvengono le consuete fasi di un motore quattro tempi: aspirazione, compressione, scoppio e scarico. Le emissioni di Co2 sono nulle dalla combustione dell’idrogeno, una minima parte dell’olio lubrificante genera altrettanto minime emissioni inquinanti.
In linea di principio è un interessante schema per superare l’abbinata tra motore termico e combustibili fossili. Dell’idrogeno utilizzato sui motori termici sappiamo anche come sia possibile ottenere e-fuels, carburanti sintetici. Sono prodotti dalla sintesi tra idrogeno verde (prodotto in modo sostenibile e non da generatori a metano) e la Co2 presente nell’aria. Un altro ambito di sviluppo tecnologico che ruota intorno all’idrogeno.
PRO E CONTRO
Quali sono i vantaggi dell’utilizzo dell’idrogeno puro per alimentare un motore termico? Oltre all’aspetto del classico sound delle automobili per come le conosciamo da oltre un secolo, le ragioni tecniche dicono di una prontezza di risposta elevatissima, che permette di ottenere tanta spinta già ai bassi regimi di rotazione. È nettamente superiore al comportamento di un motore termico alimentato a benzina, a fronte di potenze equiparabili, secondo quando ha rilevato la divisione Toyota Gazoo Racing diretta da Koji Sato. Le ragioni sono nella superiore velocità di combustione dell’idrogeno rispetto alla benzina, 8 volte superiore.
https://youtu.be/2dgzKW8EKMc
Non mancano i problemi tecnici da superare e l’impegno nelle corse, su una 24 ore, è assolutamente funzionale a capire il livello delle criticità. In particolare è la gestione termica il tema che necessità di un attento esame: le temperature generate e lo stress dalla detonazione dell’idrogeno è molto più elevato.
LE CORSE PER AFFINARE LA TECNICA
“Quel che rende l’idrogeno così speciale è la sua velocità di combustione, 8 volte superiore a quella della benzina. Questo vuol dire una risposta più rapida e ai bassi regimi di rotazione la coppia è disponibile quasi immediatamente, dopo la partenza. Insieme alla forte risposta di coppia è quel che rende i motori a idrogeno così validi.
A ogni modo, la rapida combustione genera pressioni elevate e alte temperature, che rendono la gestione termica un problema tecnico. Diventa perciò una questione su come trovare l’equilibrio giusto con la potenza massima”, spiega Sato.
L’impegno in gara è destinato a fornire ai tecnici chiare indicazioni, “verificheremo il bilanciamento tra quanto possiamo spingerci sulla potenza massima mantenendo al tempo stesso una combustione stabile. Non ci aspettiamo che il massimo potenziale venga completamente espresso. Ci piacerebbe trovare le condizioni di combustione che estraggano il bello dei motori a idrogeno, bilanciando al tempo stesso diversi elementi per aumentare in futuro la potenza”.
