Diesel hybrid: un brillante malinteso dell’ingegneria

Il diesel hybrid resta così un concetto tecnicamente affascinante, ma che non è mai riuscito a convincere davvero il mercato.

Contenuto

• Introduzione
• Due specialisti, un campo d'impiego
• Peso morto sulla corsia di sorpasso
• Gestione termica
• Costi e complessità
• Storia dei modelli
• Conclusioni

L'ibrido diesel in sintesi

• Combinazione di motore diesel e motore elettrico
• Vantaggio di efficienza inferiore alle aspettative
• Peso elevato del veicolo come principale svantaggio
• Criticità nella gestione termica del motore
• Costi elevati e maggiore complessità tecnica
• Utilizzato soprattutto in progetti di nicchia o di prestigio

Uno dei primi ibridi diesel è arrivato sul mercato già nel 1997: l’Audi A4 Avant Duo. Nonostante l’interesse tecnico, il modello non riuscì a conquistare i clienti.

Introduzione

Sulla carta sembrava una di quelle idee che fanno annuire ancora prima di averle analizzate fino in fondo. Da una parte il re dei lunghi viaggi: il turbodiesel, ricco di coppia e parsimonioso nei consumi. Dall’altra il motore elettrico, silenzioso e reattivo, perfetto nel traffico urbano.

Il risultato, almeno teoricamente, doveva essere l’auto ideale: efficiente in autostrada, raffinata in città, potente nei sorpassi e anche più sostenibile dal punto di vista ambientale. Non sorprende quindi che diversi costruttori abbiano investito molto in questa idea. Volvo, Peugeot e soprattutto Mercedes-Benz hanno dedicato tempo, risorse e ingegneria allo sviluppo di sistemi diesel ibridi. Eppure, alla fine, il diesel hybrid è rimasto esattamente ciò che spesso accade ai concetti tecnici più affascinanti: una buona idea che nella realtà non è mai riuscita a esprimere tutto il suo potenziale. Non perché gli ingegneri avessero sbagliato i calcoli, ma perché la fisica, a volte, è meno accomodante di qualsiasi analisi di mercato.

Il diesel hybrid non era un’idea sbagliata. Semplicemente, su strada non ha mai funzionato bene quanto sul tavolo da disegno.

Due specialisti, un campo d'impiego

Il principio base della propulsione ibrida si fonda su un’idea semplice ed elegante: la divisione dei compiti. Il motore elettrico interviene proprio nelle situazioni in cui il motore a combustione è meno efficiente. Con i motori a benzina questa collaborazione funziona quasi alla perfezione. Un benzina tradizionale è infatti poco efficiente nei regimi di carico parziale: traffico urbano, partenze, rallentamenti e marcia a bassa velocità. Perdite di aspirazione e condizioni operative sfavorevoli lo penalizzano proprio nelle situazioni più comuni della guida quotidiana.

Il motore elettrico interviene quindi dove il benzina è più debole, gestendo le fasi meno efficienti e lasciando al motore termico il lavoro quando può operare nel suo intervallo di rendimento migliore. Con il diesel, però, la situazione è diversa. Ed è proprio qui che nasce il fraintendimento tecnico. Un motore diesel possiede già molte delle caratteristiche che l’elettrico dovrebbe compensare nei sistemi ibridi a benzina. Lavora bene anche a carichi parziali, offre molta coppia già ai bassi regimi e non soffre delle classiche perdite di aspirazione tipiche dei motori a benzina. In altre parole: proprio nel campo operativo in cui il motore elettrico dovrebbe offrire il maggiore vantaggio, il diesel è già naturalmente efficiente.

Il risultato è che due specialisti finiscono per svolgere lo stesso lavoro. L’effetto positivo dell’ibridizzazione diventa quindi sorprendentemente limitato. Non perché il motore elettrico sia inutile, ma perché il diesel parte già con meno svantaggi rispetto a un benzina. Ciò che per un motore a benzina rappresenta un grande miglioramento, nel diesel rischia di diventare una ridondanza.

Peso morto sulla corsia di sorpasso

Si potrebbe obiettare che il diesel mostra i suoi punti di forza soprattutto nei lunghi viaggi. Ed è vero. Ma proprio qui emerge un altro problema degli ibridi diesel: il peso. Un moderno motore diesel non è già di per sé un componente leggero. L’elevato rapporto di compressione, la costruzione robusta, le componenti di sovralimentazione e il complesso sistema di trattamento dei gas di scarico rendono questo tipo di motore piuttosto pesante. Quando a questo si aggiunge la tecnologia ibrida — batteria, motore elettrico e sistemi di gestione — il risultato è un aumento significativo della massa del veicolo.

Una berlina di segmento medio può così superare facilmente le due tonnellate di peso. E questo non è solo un dato sulla carta: tutta quella massa deve essere accelerata, frenata e trasportata per centinaia di chilometri. Il paradosso è evidente. Proprio dove il diesel dovrebbe essere più efficiente, cioè nei lunghi viaggi, si ritrova a dover spingere il peso aggiuntivo di un secondo sistema di propulsione. E l’efficienza non dipende solo dal rendimento del motore, ma anche dalla massa che il veicolo deve muovere.

La gestione termica: quando il diesel si sveglia al momento sbagliato

Il quadro diventa ancora più complesso se si considera la gestione termica del sistema. Un moderno motore diesel ha bisogno di tempo per raggiungere la temperatura di esercizio ideale. Olio, liquido di raffreddamento, camera di combustione e sistema di scarico devono riscaldarsi prima di lavorare nel modo più efficiente. Questo è uno dei motivi per cui i diesel tradizionali funzionano così bene sui lunghi tragitti: possono operare a lungo in condizioni termiche stabili.

Con un sistema ibrido, però, la situazione può capovolgersi. Immaginiamo un tipico tragitto quotidiano in inverno, iniziato in modalità elettrica. L’auto si muove in silenzio e senza emissioni locali, mentre il motore diesel resta spento e quindi freddo. Se però improvvisamente serve più potenza — per esempio entrando in autostrada o affrontando una salita — il diesel viene avviato e deve lavorare subito sotto carico. Un motore freddo, però, è meno efficiente e più sollecitato dal punto di vista meccanico.

A questo si aggiunge la complessità dei moderni sistemi di trattamento dei gas di scarico: catalizzatore SCR, filtro antiparticolato, iniezione di AdBlue e gestione delle temperature operative. Tutti questi sistemi funzionano al meglio solo quando il motore è già caldo. Se invece il diesel entra in funzione improvvisamente quando è ancora freddo, le emissioni possono essere molto più elevate di quanto ci si aspetterebbe da un sistema ibrido avanzato.

Il gradino con la batteria: tra gli altri nella Mercedes Classe C viene offerto ancora oggi un ibrido diesel plug-in. Uno svantaggio nei primi modelli: il gradino della batteria nel bagagliaio (riguardava anche i PHEV a benzina).

Costoso, pesante, complesso – e mai davvero insostituibile

A questo punto emerge inevitabilmente il terzo problema: costi e complessità tecnica. Un motore diesel moderno è già di per sé una soluzione tecnologicamente sofisticata e costosa. Aggiungendo un sistema elettrico completo — con batteria ad alta tensione, inverter e motore elettrico — si ottiene un veicolo tecnicamente molto interessante, ma anche più pesante e decisamente più caro. Il problema è che per molti utilizzi quotidiani oggi esistono soluzioni più semplici e convincenti. L’ibrido diesel si trova quindi in una posizione difficile: non abbastanza efficiente da sostituire i migliori diesel tradizionali sui lunghi tragitti e spesso troppo complesso rispetto agli ibridi a benzina o ai plug-in.

Dove l'ibrido diesel si è effettivamente realizzato

Guardando alla storia dei modelli, il diesel hybrid non è mai stato un completo fallimento. Piuttosto è rimasto confinato a progetti di nicchia o a modelli tecnologicamente ambiziosi. Il costruttore che ha creduto di più in questo concetto è stato Mercedes-Benz. Dopo i primi modelli E 300 BlueTEC HYBRID e S 300 BlueTEC HYBRID, il marchio ha sviluppato un’intera famiglia di plug-in diesel:

• C 300 de
• E 300 de
• GLC 300 de
• GLE 350 de

E a differenza di molti altri costruttori, Mercedes continua ancora oggi a proporre questa soluzione su alcuni modelli. Gli ibridi diesel possono offrire consumi ridotti e autonomie elevate anche nell’uso reale. Tuttavia il concetto rimane costoso, pesante e tecnicamente complesso.

L'ibrido diesel raggiunge consumi ridotti e grandi autonomie anche in condizioni reali. Tuttavia il concetto rimane troppo costoso, troppo pesante e troppo complesso.

Conclusioni: pensato in grande, raccolto poco

L'ibrido diesel non è un concetto stupido. Al contrario. È un prodotto tipico di menti molto brillanti che hanno cercato di conciliare due tecnologie eccellenti. Purtroppo però erano due tecnologie i cui punti di forza si completavano meno di quanto si potesse inizialmente sperare. Così l'ibrido diesel rimane una di quelle meravigliose note a piè di pagina automobilistiche. Pensato in grande, tecnicamente affascinante – e alla fine comunque un concetto che sulla strada non ha mai davvero trovato quella superiorità convincente che prometteva sulla carta. Un brillante malinteso quindi.