EYE on MARKET vol.2

INDUSTRIA AUTOMOBILISTICA

L'evoluzione dell'efficienza dei consumi e le tecnologie di lavorazione

INDUSTRIA AUTOMOBILISTICA

Photo provided by: Mitsubishi Motors Corporation

Nell'era in cui quasi una persona su sei nel mondo possiede un'auto

Le automobili dotate di motore a benzina sono comparse per la prima volta in Germania circa 150 anni fa. Nel 2013, il numero di automobili nel mondo ha superato la quota di 1,1 miliardi: considerando che la popolazione mondiale è pari a circa 7,2 miliardi di persone, la media è di un'auto ogni 6,2 persone. Nell'anno fiscale 2014 (aprile 2014-marzo 2015), nel mondo sono state prodotte 89,75 milioni di automobili. Inoltre, le cifre continuano ad aumentare negli enormi mercati di Cina e Stati Uniti.

Nell'era in cui quasi una persona su sei nel mondo possiede un'auto
Veicoli prodotti per Paese nel 2013
Fonte: Khassen Y., Wikipedia. Organisation Internationale des Constructeurs d'Automobiles (OICA). Materiali tratti dalla Japan Automobile Manufacturers Association, Inc.

Problemi ambientali causati dall'esplosione della domanda

La diffusione su scala globale delle automobili è andata ben oltre quanto ci si potesse immaginare inizialmente e ha dato origine a nuovi problemi di natura ambientale. Le prime norme sui gas di scarico sono state introdotte in California e in Giappone negli anni Sessanta. 
Tali norme hanno l'effetto di stimolare le case automobilistiche a sviluppare una serie di tecnologie ambientali in grado di rispettare i limiti di legge. Alle case automobilistiche viene oggi richiesto di eliminare le sostanze dannose dai gas di scarico, per prevenire l'inquinamento atmosferico, e anche di ridurre al minimo le emissioni di anidride carbonica, uno dei principali gas a effetto serra. 
Queste contromisure hanno portato altri effetti positivi per i consumatori, fra cui un risparmio nell'uso del carburante.

Fonte: Il grafico fornisce una semplice rappresentazione degli standard di efficienza carburante nei singoli Paesi secondo l'International Council on Clean Transportation. Il consumo standard di 21,1 km/l nell'UE e di 16,5 km/l in USA sono stati corretti con un semplice calcolo che consideri le condizioni di guida standard per la misurazione del consumo carburante e le differenze tra i vari tipi di veicoli (i valori di riferimento, rispettivamente del 2021 e del 2020, sono stati calcolati dal METI-Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria del Giappone). I valori relativi al Giappone per il periodo 2010-2015 sono stati aggiunti dal METI (si tratta di valori di riferimento poiché il metodo di misurazione è diverso rispetto al 2015).

L'evoluzione delle tecnologie per l'efficienza dei consumi

Alcune delle tecnologie odierne volte a ridurre i consumi di carburante di veicoli a benzina e diesel prevedono l'integrazione di un sistema a iniezione diretta del carburante e di un turbocompressore in un motore di cilindrata inferiore, che garantisce emissioni più contenute rispetto ai motori precedenti. Altri esempi sono l'impiego di motori a benzina ad aspirazione naturale, con un rapporto di compressione portato al limite massimo, e i sistemi ibridi che si basano sull'utilizzo di un motore a benzina e di un motore elettrico. Inoltre, in Giappone, i consumatori che prediligono le piccole vetture del segmento denominato "Kei car" hanno fatto crescere fortemente la domanda di veicoli a prezzi bassi e dai costi operativi contenuti. Per questo motivo, si è fatto ricorso a tutte le tecnologie più recenti per migliorare l'efficienza dei consumi delle Kei car, che oggi consentono un risparmio di carburante superiore rispetto alle autovetture tradizionali. Oggi sono infatti disponibili dei modelli con un'efficienza dei consumi che va ben oltre i 30 km/l*.

La nascita dei veicoli elettrici

Il mercato ha poi visto l'ingresso dei veicoli elettrici, che non consumano benzina. Questa categoria comprende veicoli elettrici che devono essere ricaricati, veicoli dotati di celle a combustibile che generano energia elettrica al loro interno (utilizzando idrogeno e ossigeno per la produzione di energia elettrica e scaricando acqua) e i veicoli dotati di un motore a combustione che funge da generatore aggiuntivo alle celle a combustibile. I motori deputati alla produzione di energia elettrica vengono definiti anche "range extender", in quanto ampliano l'autonomia del veicolo. Sono già disponibili alla vendita o sono stati proposti diversi tipi di "range extender", come i motori a moviemnto alternativo, i motori rotativi e le turbine. Si tratta di sistemi molto funzionali alla diffusione dei veicoli elettrici, in quanto, pur essendo progettati specificamente per generare energia elettrica, utilizzano i sistemi esistenti, basati su carburante. Alcuni veicoli dotati di "range extender" sono in grado di assicurare un'efficienza dei consumi perfino superiore a 60 km/l*.

Stanno nascendo diversi tipi di veicoli elettrici (la foto mostra il modello i-MiEV di Mitsubishi Motors)

Svariate tecnologie in continua evoluzione per la tutela dell'ambiente

Componenti chiave della i-MiEV (schema della configurazione del sistema)

  • La batteria e altri componenti fondamentali dell'impianto elettrico sono installati sotto il pianale.
    - Lo spazio all'interno dell'abitacolo e del bagagliaio è lo stesso del modello di base.
    - I cavi ad alta tensione sono separati dall'abitacolo, per garantire la massima sicurezza.
    - Il baricentro più basso della carrozzeria assicura una migliore stabilità.
  • Si utilizza un motore elettrico compatto e a elevata efficienza che è installato nel retro dell'auto (trazione posteriore come nel modello di base).
  • Viene installata una batteria di grandi dimensioni in grado di assicurare un'autonomia sufficiente  per l'uso quotidiano di una Kei car.

* Misurazioni effettuate nel ciclo giapponese JC08 per i test dei consumi

SPECIALE​ La tecnologia PHEV

Funzionamento dei veicoli ibridi elettrici plug-in

Veicoli elettrici ad autogenerazione che mantengono una modalità di guida ottimale nelle varie condizioniI veicoli elettrici ibridi plug-in (PHEV) sono dei nuovi veicoli sviluppati in maniera autonoma da Mitsubishi Motors a partire dai veicoli elettrici. Durante la guida a velocità medio-bassa in zone residenziali, il veicolo PHEV passa in modalità di guida elettrica, sfruttando principalmente l'energia elettrica proveniente dalla batteria. Quando la batteria è quasi scarica o è necessaria una forte accelerazione, il veicolo passa in modalità di guida in serie: il motore a combustione comincia automaticamente a generare energia elettrica e fornisce potenza ai motori elettrici e alla batteria. Quando si viaggia a velocità più sostenute, il veicolo passa alla modalità di guida in parallelo per trasmettere l'alto numero di giri e la potenza a elevata efficienza del motore a combustione direttamente alla trasmissione e per supportare i motori elettrici. Infine, quando si decelera, i motori elettrici fungono da generatori, recuperando l'energia di frenata per ricaricare le batterie.

Outlander PHEV (Mitsubishi Motors)

●Veicolo ibrido elettrico plug-in sviluppato a partire da un veicolo elettrico

  • Batteria di grandi dimensioni, installata al centro sotto il pianale, che assicura sufficiente autonomia.
  • Sistema a trazione integrale bimotore, un motore elettrico all'anteriore e uno al posteriore.
  • Motore a combustione installato nella parte anteriore, che fornisce potenza e trazione. 
  • È possibile passare dalla propulsione del motore elettrico a quella del motore a combustione (e viceversa) agendo sul transaxle anteriore.

L'efficienza dei consumi e le tecnologie di lavorazione

Fresa frontale FMAX per lavorazioni di finitura a elevata efficienza

Il progresso della tecnologia è strettamente collegato al progresso delle tecnologie di produzione. Ciò vale anche nel settore del taglio di metalli. 
Il turbocompressore non è una tecnologia nuova, ma la produzione di turbo efficienti è stata resa possibile dallo sviluppo di utensili da taglio in grado di assicurare una lavorazione prolungata e altamente efficiente di materiali che resistono a gas di scarico ad alte temperature (ovvero la fonte di potenza delle turbine). Inoltre, è stato possibile ridurre i costi di produzione, ad esempio grazie all'elevata efficienza di lavorazione di blocchi e testate dei cilindri, che in precedenza erano in ghisa e che oggi sono principalmente in alluminio. La divisione Utensili da Taglio di Mitsubishi Materials ha lavorato a stretto contatto con le case automobilistiche giapponesi e internazionali e, nei suoi 80 anni di storia, si è costantemente impegnata nello sviluppo di tecnologie di lavorazione.

Abbiamo finora presentato le tecnologie per migliorare l'efficienza dei consumi delle automobili concentrandoci sul motore. In realtà, l'efficienza dei consumi viene migliorata lavorando su un ampio campo di applicazioni, che spazia dal motore al cambio abbinato, i sistemi di trasmissione e le carrozzerie dal peso contenuto fino all'olio motore, gli pneumatici a bassa resistenza e il miglioramento del carburante stesso. Forse un giorno le automobili saranno formate soltanto da parti elettriche e in plastica, ma, al giorno d'oggi, il motore, il cambio, i sistemi di trasmissione e la carrozzeria su cui sono montati tali componenti sono per la maggior parte in metallo. La produzione di tali componenti è pertanto strettamente legata all'uso degli utensili da taglio e Mitsubishi Materials continuerà a migliorare i processi di lavorazione contribuendo all'ulteriore crescita del settore automobilistico.

Foto concesse da: Mitsubishi Motors Corporation