Toyota in pista con il motore alimentato a idrogeno allo stato liquido anziché gassoso
La ricerca su alternative sostenibili ai combustibili fossili prosegue e Toyota è a un nuovo stadio dello sviluppo dell'idrogeno impiegato nei motori a scoppio. I vantaggi e i limiti rispetto all'idrogeno impiegato in forma gassosa
In questo articolo
Prosegue il lavoro di sviluppo sui motori a scoppio, alimentati a idrogeno, avviato da Toyota nel 2021. L’evoluzione più recente, portata in pista per i primi test a febbraio di quest’anno, è destinata a gareggiare nel campionato Super Taikyu nipponico.
Interessa lo stato dell’idrogeno impiegato nel motore a combustione sotto al cofano della Toyota Corolla GR. Dalla primissima soluzione di una vettura laboratorio alimentata a idrogeno allo stato gassoso, Toyota arriva alla sperimentazione dell’alternativa dell’idrogeno allo stato liquido. Le differenze e le sfide tecniche sono ben più ampie di quanto non suggerisca la “semplice” differenza di stato dell’idrogeno.
TOYOTA A IDROGENO LIQUIDO
L’obiettivo è quello di lavorare a un’alternativa sostenibile, un combustibile che possa sostituire benzina e diesel in futuro, affiancare gli e-fuels (scopri cosa sono e quali tipologie esistono) e l’auto elettrica, in una visione di neutralità tecnologica che porti all’abbattimento delle emissioni inquinanti su larga scala.
LE SFIDE TECNICHE
Non mancano le criticità nell’applicazione dell’idrogeno quale combustibile in un motore a scoppio, sono limiti tecnici ai quali in Toyota continuano a lavorare sulla base dei riscontri avuti dall’impiego in pista. Si tratta di limiti legati alle caratteristiche differenti dell’idrogeno rispetto ad altri combustibili fossili. Su tutti, il rischio di preaccensione in camera di combustione, la risalita dell’idrogeno nei collettori di aspirazione, l’incremento delle temperature d’esercizio.
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EMISSIONI QUASI NULLE
Ma offre anche diversi vantaggi l’idrogeno, come la produzione quasi azzerata di Co2. Le uniche emissioni sono legate alla combustione di una parte di olio. Restano, invece, le emissioni degli NOx, per la presenza di ossigeno in camera di combustione. Questo è il quadro di partenza di una tecnologia con del potenziale per abbattere l’inquinamento da Co2, garantire un futuro al motore termico e arrivare a una produzione esente da Co2 attraverso l’idrogeno verde.
Nell’arco di oltre 12 mesi di sviluppo, Toyota ha incrementato potenza (+24%), coppia e autonomia (+30%) ottenuti dal motore a scoppio a idrogeno, un tre cilindri 1.6 litri derivato dall’unità della Yaris GR.
I VANTAGGI DELL’IDROGENO ALLO STATO LIQUIDO
L’impiego dell’idrogeno allo stato liquido, nel campionato Super Taikyu 2023, porta diversi benefici. Anzitutto, non è necessario utilizzare un serbatoio di forma cilindrica, nel quale l’idrogeno allo stato gassoso è conservato ad alta pressione. L’idrogeno liquido è immagazzinato in serbatoi del tutto simili a quelli delle auto benzina, con vantaggi evidenti in termini di gestione degli ingombri.
Va gestita, invece, la temperatura: l’idrogeno liquido è conservato a -253° C. Questo comporta una serie di esigenze sul trasporto e lo stoccaggio presso le stazioni di servizio, che risultano essere, però, di gran lunga più piccole (appena il 25%) rispetto a impianti che necessitano di una conservazione in pressione, fino a 70 MPa (700 bar).
Superata la necessità di pressurizzazione e quella di ingombranti strutture di rifornimento, con l’idrogeno liquido è possibile il rifornimento di più auto contemporaneamente, proprio per l’assenza di richieste di pressioni molto elevate.
Nel funzionamento del motore a scoppio, bruciare idrogeno liquido anziché gassoso assicura una densità energetica per volume molto superiore, quindi la produzione di maggior potenza. Al tempo stesso, oltre alla temperatura di stoccaggio, va gestito il problema della vaporizzazione dell’idrogeno liquido al riscaldarsi del serbatoio.
Un lungo percorso di sviluppo sul quale Toyota si è impegnata sotto la presidenza di Akio Toyoda, oggi sostituito da Koji Sato al vertice, ingegnere che del progetto del motore a idrogeno ha seguito ogni tappa, da presidente del reparto Gazoo Racing.
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