Saab BioPower Hybrid Concept: il primo ibrido del mondo senza carburanti di origine fossile

15 maggio 2006
Saab BioPower Hybrid Concept: il primo ibrido del mondo senza carburanti di origine fossile


Clicca per ingrandire

L’innovativo prototipo Saab BioPower Hybrid Concept, esposto in anteprima mondiale al Salone dell’Automobile di Stoccolma (30 Marzo - 9 Aprile 2006), non emette CO2 di origine fossile, garantisce alte prestazioni e presenta una serie di soluzioni che permettono di contenere i consumi, abbinando per la prima volta alimentazione a bioetanolo puro ed elettrica. E’ realizzato sulla base di una Saab 9-3 Cabriolet che, oltre ad essere il primo veicolo ibrido che funziona senza emissioni di origine fossile, è anche la prima automobile decappottabile ibrida del mondo.

Grazie all'elevata spinta motrice del motore 2.000 turbo BioPower da 260 CV (191 kW) e dei motori elettrici da 53 kW, questa versione BioPower Hybrid Concept di Saab 9-3 può disporre di una coppia motrice tripla rispetto a quella del corrispondente modello a benzina. Si tratta di una combinazione dal carattere davvero sportivo che offre quelle alte prestazioni che normalmente ci si attende da una Saab, ma al tempo stesso consumi più contenuti e maggiore autonomia.


Il sistema ibrido modulare Saab dispone di una serie di batterie senza manutenzione da 300 Volt, di un motore elettrico da 38 kW montato posteriormente, di un generatore da 15 kW con starter integrato e di un sistema di trazione integrale permanente con trasmissione elettrica alle ruote posteriori. L’intero sistema è stato progettato in modo da non sottrarre spazio né all’abitacolo né al bagagliaio.

Il motore 2.000 BioPower interamente in alluminio è stato modificato per funzionare ad etanolo puro (E100) con emissioni zero di CO2 di origine fossile ed in combinazione con un sistema di propulsione elettrica. Questa soluzione permette di ridurre i consumi nelle situazioni di arresto/partenza, di disporre, volendo, della coppia motrice aggiuntiva della propulsione elettrica, di spostarsi in modalità completamente elettrica “Zero Mode” nel traffico urbano e di rigenerare l’energia che si sviluppa nelle frenate.

Il prototipo BioPower Hybrid Concept, una Saab 9-3 Sport Sedan con cambio automatico, è in grado di raggiungere i 100 km/h con partenza da fermo in appena 6,9 secondi, cosa che rappresenta un netto progresso rispetto agli 8.8 secondi della corrispondente versione a benzina. Ancora più impressionante è la sua capacità di ripresa: con il kick-down, la vettura passa da 80 a 120 km/h in appena 5.5 secondi.

«In un’ottica futura, gli ibridi sono certamente interessanti per Saab: questo progetto ci permette di valutarne e di esplorarne le potenzialità in abbinamento al BioPower»dice Jan Åke Jonsson, amministratore delegato di Saab Automobile. «Anche se l’ibrido, così come evidenziato da questo prototipo, non rientra attualmente nei nostri programmi di produzione, il progetto ci è stato estremamente utile per aiutarci ad acquisire ulteriori conoscenze: mostra come potremmo sviluppare quelle prestazioni sportive che sono solitamente collegate al marchio Saab, facendo ricorso solo a fonti energetiche rinnovabili e risparmiando energia».

Saab BioPower Hybrid Concept è il primo progetto, frutto di un investimento congiunto di General Motors R&D (Research and Development) e del governo svedese. A Trollhättan, in Svezia, è stato creato un ufficio di ricerca e sviluppo che si occupa principalmente di sicurezza automobilistica, emissioni dei motori ed avanzati sistemi di produzione, in collaborazione con università, laboratori di ricerca e fornitori in tutto il Paese scandinavo.

Saab è una società interamente controllata dal gruppo General Motors che è a sua volta impegnato nella riduzione delle emissioni e dei consumi degli autoveicoli attraverso una strategia a tre livelli nel campo delle moderne tecnologie di propulsione. L’obiettivo finale è l’introduzione di veicoli fuel cell ad idrogeno che emetteranno solo acqua e che non coinvolgeranno più gli autoveicoli nel dibattito sull’ambiente.

Nel breve e nel medio termine, la propulsione ibrida colmerà il gap tra la tecnologia odierna e quella dei veicoli fuel cell di domani. GM si è concentrata anche sull’introduzione di carburanti alternativi e su nuove tecnologie in grado di migliorare l’efficienza dei motori a combustione interna e delle trasmissioni, in modo da ridurre ulteriormente le emissioni dei veicoli ed i consumi di carburante.

Propulsione BioPower

In Svezia, dove è il veicolo flex-fuel più venduto e può contare su una rete di distribuzione del carburante E85 (85% bioetanolo/15% benzina) in rapido sviluppo, Saab 9-5 2.0t BioPower rappresenta già uno straordinario successo commerciale.

Oggi il prototipo Saab BioPower Hybrid Concept rappresenta una fase successiva, poichè funziona a bioetanolo puro E100. Si tratta infatti di un’evoluzione BioPower del motore 2.000 turbo a 16 valvole in alluminio attualmente montato sulla gamma Saab 9-3. In questa versione sviluppa 260 CV, ha una coppia massima di 375 Nm (valori superiori rispettivamente del 24 % e del 25 % rispetto al benzina) dispone di un generatore con starter integrato (ISG) ed è abbinato ad una serie di batterie da 300 Volt, montate sotto il piano del bagagliaio.

È dotato di accensione diretta SIDI (Spark Ignited Direct Injection) che permette una combustione ottimale del carburante E100, garantendo lo stesso comportamento di un normale motore a benzina negli avviamenti a freddo. La fasatura variabile dell’aspirazione e dello scarico assicurano una fluidodinamica ottimale, mentre valvole e relative sedi sono realizzate in materiali più resistenti. Anche le caratteristiche dell’impianto di alimentazione sono state adattate in funzione delle specifiche del nuovo carburante.

Il compatto generatore con starter integrato ISG da 42 Volt, incassato nel volano tra il motore ed il cambio, è il segreto che permette a Saab BioPower Hybrid Concept di risparmiare carburante nelle situazioni di arresto/partenza. Ha un compito multi-funzionale (motorino di avviamento, alternatore e motore ausiliario) e contribuisce ad eliminare le vibrazioni residue dell’albero motore.

Per l’installazione sul prototipo Saab BioPower Hybrid Concept, si è resa necessaria una serie di ulteriori interventi, necessari per ottimizzare i consumi del propulsore. Sistemi ausiliari, come la pompa dell’acqua, il climatizzatore ed il servosterzo, non sono più comandati dalla cinghia del motore, ma azionati elettricamente attraverso il sistema ibrido.

Il cambio automatico a 5 marce con selezione sequenziale Saab Sentronic comprende una funzione che attiva i motori elettrici presenti sulle ruote posteriori, inserendo di fatto una trazione elettrica.

Propulsione ausiliaria ibrida

E’ stato adottato un sistema ibrido parallelo la cui modalità di controllo si basa su un’efficiente “gestione dell’energia” che verrebbe invece perduta in un veicolo azionato solo da un motore a combustione interna. Gli ingegneri hanno utilizzato l’esperienza General Motors nel campo della propulsione ibrida per sviluppare la funzione stop/start del motore, i sistemi di trazione elettrica posteriore e di rigenerazione in fase di frenata. Oltre ai trasformatori di corrente AC/DC ed alle interfacce a 12,42 e 300 Volt, il sistema comprende tre componenti principali: due motori elettrici ed una serie di batterie.

L’elettricità è immagazzinata in una serie di batterie a 42 celle in litio-ioni da 300 Volt. Il loro funzionamento è tenuto sotto controllo e regolato con precisione da una centralina elettronica, attraverso la quale la corrente elettrica arriva al motore. Il gruppo delle batterie è alloggiato sotto il piano del bagagliaio, in modo da non limitarne la capacità di carico, come dimostrato dal prototipo esposto a Stoccolma.

La batteria alimenta un piccolo motore elettrico da 38 kW posto tra le ruote posteriori e che muove una trasmissione differenziale ed i semiassi. A bassa andatura, questo gruppo motopropulsore posteriore è in grado di generare in breve tempo una coppia motrice aggiuntiva di 666 Nm.

Il motore funziona anche come un generatore in grado “rigenerare l’energia che si sviluppa nelle frenate”. E’ infatti in grado di recuperare automaticamente l’energia cinetica che andrebbe aItrimenti dispersa e la trasforma in ulteriore ricarica della batteria. Svolge la stessa funzione ogni volta che il guidatore solleva il piede dal pedale dell’acceleratore, sfruttando l’energia prodotta dalla rotazione dei semiassi (cosa che si ottiene senza una variazione avvertibile della decelerazione).

Il secondo motore elettrico è situato all’interno del generatore con starter integrato (ISG) e posto dentro il volano, tra motore e trasmissione principale: quando il guidatore lo richiede, fornisce altri 15 kW di potenza e 120 Nm di coppia aggiuntiva attraverso le ruote anteriori.

Vantaggi nella guida

La sofisticata gestione elettronica delle componenti dell’ibrido è abbinata ai parametri operativi del motore BioPower per assicurare un’erogazione continua della potenza ed una altrettanto razionale disponibilità della stessa. Entrambi i motori elettrici sono attivati nelle fasi transitorie della guida: potenza e coppia crescono a tutto vantaggio di ripresa e accelerazione. In fase di spunto, ad esempio, senza che i consumi aumentino, risultano essere più che triple.

Un risparmio di carburante, stimato nell’ordine del 5-7%, è dato dalla funzione automatica stop/start del motore. Ogniqualvolta il veicolo si ferma, il motore si spegne immediatamente per risparmiare carburante, per poi riavviarsi automaticamente, non appena si solleva il piede dal pedale del freno, per l’intervento del potente generatore con starter integrato (ISG). L’operazione si svolge in modo assolutamente fluido, senza alcun intervento da parte del guidatore.

Quando ci si muove nel traffico, ad un ulteriore risparmio di carburante contribuisce la funzione “Zero Mode” che riduce a zero il consumo di carburante e di conseguenza anche le emissioni allo scarico. Quando la velocità della vettura scende al di sotto dei 50 km/h, “Zero Mode”, attivabile dal guidatore premendo un pulsante sulla console, spegne il motore alternativo ed inserisce la propulsione elettrica. In questa modalità d’uso, le batterie assicurano un’autonomia di 10-20 chilometri. Il motore principale si riattiva dolcemente ogniqualvolta la carica delle batterie scende troppo oppure la pressione sul pedale dell’acceleratore faccia “capire” al sistema che il guidatore vuole superare i 50 km/h.

Anche a motore spento, tutte le funzioni ausiliarie, come ad esempio il servosterzo, il climatizzatore e le luci, restano attive, in quanto alimentate costantemente dalle batterie di bordo. Togliendo al motore carichi inutili, è stato possibile ridurne ulteriormente il consumo: in questo modo, in condizioni di guida mista, il prototipo Saab 9-3 BioPower Hybrid Concept (che ha un normale serbatoio da 62 litri) ha un’autonomia di 800 chilometri.

Infine, in condizioni di scarsa aderenza, è possibile ottimizzare la trazione inserendo la motricità delle ruote posteriori, cosa che migliora il comportamento su strada e la sicurezza. Quando, ad esempio, entra in funzione il controllo elettronico della trazione (TCS) sulle ruote anteriori, la vettura può essere bilanciata inserendo la trazione posteriore.

La strumentazione di Saab BioPower Hybrid Concept ha un aspetto discreto quanto la presenza della tecnica ibrida. Le spie luminose sul quadro principale indicano quando la vettura utilizza il motore alternativo e/o quello elettrico. Uno strumento aggiuntivo indica invece lo stato di carica delle batterie. La pressione del turbocompressore è evidenziata da tre simboli, un modo gradevole per ricordare che la vettura utilizza una fonte energetica rinnovabile.

Saab BioPower Hybrid Concept è studiata per offrire alte prestazioni ed un apprezzabile risparmio energetico. Questo prototipo può accrescere il piacere di guida, puntando al tempo stesso all’obiettivo di una mobilità sostenibile.

GM ha un programma diversificato sull’ibrido che prevede tre soluzioni differenti, pensate per permettere ad un maggior numero di persone di acquistare un veicolo di questo genere ed avvantaggiarsi dei risparmi di carburante da esso offerti. Il prossimo anno, GM inizierà negli Stati Uniti la commercializzazione del primo ibrido bimodale del mondo che sarà montato su due SUV di grandi dimensioni come Chevrolet Tahoe e GMC Yukon. Questa soluzione tecnica sarà abbinata al sistema Active Fuel ManagementTM che consente di ridurre i consumi di almeno il 25%. Dalla prossima Estate, sarà invece in vendita il SUV Saturn Vue Green Line, dotato di un più economico sistema ibrido che assicura una riduzione dei consumi del 20% circa. Negli Stati Uniti, sono già in vendita veicoli ibridi del gruppo GM, dotati di tecnologia stop/start e realizzati sulla base dei pick-up Chevrolet Silverado e GMC Sierra.

Il bioetanolo per uso commerciale è ricavato da coltivazioni agricole come la canna da zucchero, il mais ed altri tipi di biomasse. Quando si parla di riduzioni delle emissioni di CO2, si deve tenere conto dell’intera catena (immagazzinaggio, alimentazione e combustione). Secondo la fonte e il processo produttivo, l’uso di bioetanolo può ridurre anche del 90% le emissioni di CO2 rispetto alla benzina. Le emissioni prodotte dalla sua combustione sono compensate dalla quantità di CO2 rimossa dall’atmosfera durante la crescita delle coltivazioni che saranno poi trasformate in bioetanolo stesso. In questo modo, il CO2 presente nell’atmosfera resta nel ciclo naturale, mentre le emissioni di CO2 prodotte da carburanti di origine fossile – come benzina o gasolio – aggiungono ulteriore CO2 che diversamente resterebbe bloccato nel sottosuolo.




comments powered by Disqus