NEWS F1 LA P.U. MERCEDES SFRUTTA L’IDROGENO?

E’ uscita un’interessante notizia che apre nuove prospettive per capire e/o ipotizzare quale sia il presunto ‘segreto’ della Power Unit Mercedes, lo abbiamo appreso da un articolo apparso venerdì 16 Gennaio  su www.f1analisitecnica.com che prendeva spunto dalla lettera di Rosario Zorzi ; in sostanza si ipotizza l’immissione nelle camere di scoppio di una piccola percentuale di Idrogeno proveniente dall’olio di lubrificazione; cercheremo in questo articolo di saperne di più e di capire la fattibilità di una tale operazione sia in termini regolamentari che tecnici. TECNOLOGIA E RICERCHE Per prima cosa dobbiamo subito dire che ci sono ricerche già datate che riguardano la maggiore efficienza dei motori a combustione interna basati su pistoni convenzionali (ICE) additivati con idrogeno, i maggiori Istituti ed Enti Internazionali che si sono occupati di questo in passato sono innumerevoli, ne citiamo alcuni per far capire da quanti anni ricerche in tal senso sono state effettuate; nel 1975 il California Institute of Technology ha prodotto una relazione che dimostrava la fattibilità riguardo all’alimentazione con iniezione di idrogeno misto a carburante tradizionale e combustione magra nei veicoli stradali; nel 1977 la NASA ha condotto esperimenti analoghi dimostrando che l’idrogeno aumentava nettamente le prestazioni di motori ICE aumentando l’efficienza termica e diminuendo i consumi di tali apparati e riducendo nettamente le emissioni nocive; nel 2003 l’University of Alabama ha dimostrato che ‘una piccola quantità di idrogeno integrato alla miscela benzina/aria può estendere l’infiammabilità della miscela, migliorare l’economia e le emissioni dei motori; nel 2006 i laboratori del TIAX, un importante azienda tecnologica Americana, hanno pubblicato una ricerca riguardante l’applicazione dell’idrogeno utilizzato in piccole quantità (integrazione) nei motori ICE allo scopo di ridurre le emissioni inquinanti, la durata delle candele di accensione e la maggiore efficienza termica del dispositivo. Per precisione bisogna specificare che le ricerche su questa tecnologia denominata HALO (Hydrogen Assisted Lean Operation) sono state fatte anche da altri laboratori ed enti scientifici con risultati sempre piuttosto promettenti; di fatto l’iniezione di idrogeno nelle camere di combustione aumenta l’efficienza termica, consente di bruciare una miscela piuttosto magra, riduce i consumi e diminuisce le emissioni nocive. Tutte le ricerche di cui abbiamo parlato erano però relative all’immissione di idrogeno dall’esterno (e non integrato nel processo di lubrificazione) ed in alcune di queste tale componente era il frutto di un processo di elettrolisi che è comunque dispendioso in termini energetici, e che presuppone comunque lo stoccaggio nella vettura di alcuni materiali e dispositivi annessi. Il sistema inoltre limita fortemente la presenza di ‘blow-by gas’ tutti quei componenti risultanti della combustione che penetrano le fasce elastiche del pistone e vanno a ‘contaminare’ il lubrificante nel carter, di fatto si eliminano quasi del tutto gli idrocarburi incombusti rendendo il motore molto efficiente, a tal proposito ricerche non ancora ufficializzate parlano addirittura di un’efficienza termica intorno a valori dell’80-85% dei dispositivi ICE. Bisogna comunque ricordare che estrarre i gas provenienti dal basamento è necessario per la durata del motore in quanto questi possono rendere l’olio meno performante e costituire dei pericolosi sedimenti che possono danneggiare alcuni componenti interni oltre che far aumentare la pressione interna al carter, infatti anche sulle auto di serie, è presente una valvola denominata PCV (ventilazione del carter) che serve, appunto, ad estrarre e/o riutilizzare i ‘blow-by gas’.    IMPLICAZIONI REGOLAMENTARI Il ‘buco’ regolamentare individuato da f1analisitecnica è per certi versi semplice ma anche machiavellico nella sua estensione potenziale, non è infatti possibile iniettare nelle camere di combustione elementi esterni, ma è possibile farlo con eventuali sostanze provenienti dallo sfiato dei gas del basamento e del serbatoio dell’olio di lubrificazione, senza però dare delle specifiche all’olio lubrificante, in pratica si è lasciata aperta nel regolamento una piccola porta, una fessura che consentirebbe però un notevole incremento di prestazioni se si avesse a disposizione la tecnologia adatta. TECNOLOGIA IPOTETICA DELLA MERCEDES Nelle ricerche sopra citate l’idrogeno atto ad essere immesso nelle camere di combustione è prodotto da un processo esterno al motore oggetto di esperimenti, in realtà nell’articolo che abbiamo preso in considerazione si suppone che tale componente sia presente nel lubrificante e che sia rilasciato tramite un processo denominato ‘reformig catalitico’ molto noto alle Aziende petrolchimiche (Petronas ha forse realizzato il lubrificante ideale?), per ottenere un tale processo bisognerebbe realizzare un lubrificante apposito che possa immagazzinare quantità sufficienti di idrogeno (ne servono piccolissime quantità per ottenere l’effetto richiesto) e che a determinate temperature possa essere liberato, andando, tramite condotti appositi, ad essere utilizzato nelle camere di scoppio opportunamente miscelato con il componente aria/benzina che sarà in questo caso molto magro vista la capacità dell’idrogeno di aumentare notevolmente l’infiammabilità della miscela aumentando, di fatto, il numero di ottani del carburante; altro fattore, non trascurabile, è la ridotta temperatura di combustione che consente di avere minori sollecitazioni termiche della meccanica; l’immissione dell’additivo sarebbe controllata poi da apposite valvole e dal software collegato a sensori.  Nel caso specifico l’idrogeno necessario potrebbe anche non essere presente direttamente nell’olio lubrificante ma esso stesso divenire un termovettore che si attiverebbe a determinate temperature di esercizio (intorno ai 300°) e l’idrogeno necessario essere invece immagazzinato da altri materiali, alcuni di essi hanno la capacità di assorbire grandi quantità del componente di cui parliamo, ad es. il palladio può immagazzinare quantità di idrogeno pari a oltre 900 volte il suo volume ma anche il magnesio o leghe in nickel-lantanio sono adatte allo scopo, anche se il palladio rimane l’elemento di maggior interesse in quanto l’assorbimento dell’idrogeno può avvenire a temperatura ambiente e a pressione atmosferica, inoltre il rilascio del gas è estremamente selettivo al contrario di altri componenti. In sostanza, la Mercedes potrebbe imbarcare meno carburante, perché consuma meno, far girare il motore a regimi più alti e quindi ottenere potenze più elevate.
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CONSIDERAZIONI FINALI Ogni qualvolta sentiamo dire che una Scuderia ha scoperto o adottato tecnologie geniali e inconsuete, cerchiamo di analizzarle sempre andandoci con i ‘piedi di piombo’ per molti motivi, tra tutti il fatto che in F1 non ci sono degli imbecilli ma il meglio dell’ingegneria disponibile, certo non paragonabile forse a laboratori e tecnici della NASA o del MIT, ma il livello è lo stesso almeno relativo al campo di lavoro di ognuna di queste menti; inventare o adottare cose nuove è possibile ed anzi auspicabile, quello che dovrebbe fare un ingegnere è avere una mente capace di vedere un quadro a 360° del suo lavoro e questo non sempre accade, non sappiamo se la Mercedes abbia adottato o meno la tecnologia che sopra abbiamo cercato di spiegare in termini semplici e pratici, di certo l’ incremento di 50-70 cv di cui si parla in giro della sua Power Unit non dovrebbe necessariamente arrivare da trovate iper-tecnologiche, da queste mi aspetterei 100-150 cv, rendere disponibili 50 cv su 600 circa significa incrementare di meno del 10% un motore giovane che, per propria natura, ha margini di evoluzione ancora molto marcati e c’è da giurare che anche la Renault e la Ferrari potranno migliorare di percentuali almeno ad una cifra. Semmai, più della potenza, c’è da riflettere sul carico di carburante perché se è vero che la P.U. della Stella a Tre Punte adotta  lo ‘spray di idrogeno’ allora può permettersi di partire molto leggera e costruire qui il suo vantaggio, tra l’altro se fosse così immaginiamo che lo scorso anno sia stato una sorta di collaudo di certi dispositivi e il miglioramento del 2015 dovrebbe essere ancora più marcato consentendo un risparmio di carburante ancora maggiore. Quello che lascia veramente molto perplessi è il ‘BUCO REGOLAMENTARE’ , come mai si è lasciata questa piccola ma grandissima possibilità? E’ vietato immettere nelle camere di scoppio tutto quanto estraneo alla benzina e all’aria TRANNE i gas di recupero della lubrificazione senza specificare che questi debbano esser privi di idrogeno o altre sostanze che migliorino le prestazioni termiche del complesso ICE, e questo è veramente MACHIAVELLICO, chi ha deciso cosa? E perché gli altri, Ferrari e Renault non si sono opposti? Perché non si sono accorti dello spiraglio offerto o perché anch’essi volevano adottare una tale tecnologia senza, però, riuscirci in maniera efficiente? C’è da considerare il fatto che obbligare l’uso di lubrificanti specifici avrebbe ancor di più limitato la creatività e forse invece di parlare di macchinazioni dovremmo parlare solo del genio dei tecnici Mercedes… In futuro ne sapremo senz’altro di più…

Marco Asfalto   

Twitter : @marcoasfalto

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