Panda Hydrogen

Articolo di Infomotori

Le automobili di domani saranno il risultato di un difficile compromesso tra esigenze diverse e spesso contrastanti: bassi consumi energetici e basse emissioni, elevata sicurezza, grande flessibilità d'uso, costi industriali e di esercizio contenuti.
Da qui la duplice scelta della Fiat Auto. Da un lato proseguire, nel lavoro di affinamento dei tradizionali motori alimentati a benzina o a gasolio; dall'altro sviluppare sia vetture con motori a combustione interna alimentati a metano, sia auto dotate di sistemi di propulsione alternativi, capaci di annullare del tutto le emissioni (Veicoli a zero emissioni).
Nel breve termine l'alimentazione a metano costituisce, infatti, la scelta tecnologica più appropriata per risolvere i problemi di inquinamento delle grandi aree urbane e metropolitane del Paese. Nel lungo termine, poi, l'utilizzo dell'idrogeno - quale vettore energetico per la propulsione delle vetture - rappresenta la prospettiva sicuramente più interessante.
In quest'ultimo campo, l'attenzione dei grandi costruttori automobilistici è oggi prevalentemente orientata verso le celle a combustibile (o Fuel Cell) denominate PEM (Proton Exchange Membrane), che - con altissime efficienze - possono generare elettricità attraverso un processo chimico di ricombinazione di idrogeno ed ossigeno. Questa tipologia di Fuel Cell presenta, infatti, numerosi vantaggi: una veloce risposta alle necessità energetiche del veicolo; un'elevata potenza specifica e densità di energia rispetto alle altre tecnologie Fuel Cell; una relativa semplicità costruttiva. Tutte queste caratteristiche rendono le PEM particolarmente adatte per realizzare generatori leggeri, robusti ed affidabili da impiegare per la generazione di potenza elettrica a bordo del veicolo.
All'interno di questo filone di ricerca si
colloca la Panda Hydrogen, la prima vettura a Fuel Cell che sarà realizzata da Fiat Auto con prestazioni ed abitabilità confrontabili con le vetture convenzionali. La Panda Hydrogen sarà utilizzata per realizzare flotte sperimentali in ambito urbano con l'obiettivo di "validare" la tecnologia delle Fuel Cell.
IL VEICOLO
La Panda Hydrogen presenta un'architettura di tipo "ibrido Full Power". Lo stack (il cuore del sistema di generazione elettrica a Fuel Cell) è collegato direttamente al motore elettrico di trazione e fornisce al veicolo tutta la potenza richiesta. Il pacco batterie, di dimensioni contenute, interviene solo fornendo un'integrazione di energia nelle fasi di accelerazione del veicolo, migliorando così la prestazione complessiva del sistema. L'utilizzo delle batterie consente anche di recuperare parte dell'energia cinetica di frenata; di facilitare le operazioni di avviamento in climi freddi e, infine di raggiungere elevate efficienze.
Sistemato sotto il cofano anteriore, lo stack è formato da più celle elettrolitiche collegate in serie, all'interno delle quali gli atomi di idrogeno e di ossigeno si combinano, con l'ausilio di un catalizzatore, producendo acqua e calore e generando energia elettrica con emissioni nulle.
Il sistema, alimentato da idrogeno alla pressione di circa 1,5 bar e dall'ossigeno contenuto nell'aria (anch'essa compressa) produce energia elettrica con una potenza massima di 40 kW e con elevata efficienza (65% al 20% della potenza massima).
Il motore elettrico di tipo asincrono trifase a corrente alternata, la trasmissione e il pacco batterie sono collocati nella parte posteriore del veicolo, sotto il vano bagagli.
L'idrogeno che alimenta la Fuel Cell è contenuto, alla pressione di 350 bar, in due serbatoi di materiale composito, installati sotto il pianale della vettura: il primo è nel tunnel centrale mentre
il secondo è posto in corrispondenza del sedile posteriore. Si conservano così tutte le caratteristiche distintive dell'abitacolo della Nuova Panda, compresa l'ottima abitabilità del modello di serie.
Completano l'impianto i circuiti ausiliari per l'alimentazione dell'idrogeno, per la gestione dell'aria e dell'acqua, per il raffreddamento dello stack stesso.
LE PRESTAZIONI
Il sistema Fuel Cell della Panda Hydrogen eroga una potenza elettrica massima di 40 kW che alimenta il motore elettrico di trazione.
Ecco di seguito le prestazioni registrate dalla vettura:
- 130 i km/h di velocità massima;
- l'accelerazione (0-50 km/h) è inferiore a 7 secondi;
- la pendenza massima superabile allo spunto è maggiore del 20%.
I due serbatoi di idrogeno, del volume complessivo di 68 litri, assicurano alla vettura un'autonomia di oltre 220 km. Il tempo di rifornimento è rapidissimo, inferiore a 10 minuti, contro le 8 ore necessarie per ricaricare completamente le batterie di un veicolo elettrico.
I POSSIBILI SVILUPPI
Le soluzioni tecniche oggi proposte dalla Panda Hydrogen richiedono ancora importanti evoluzioni, capaci di risolvere i problemi legati ai costi, al funzionamento del propulsore a Fuel Cell, allo stoccaggio del combustibile ed alla durata e affidabilità dei componenti.
Ma proprio l'impiego di flotte di veicoli a Fuel Cell in un contesto controllato come quello urbano permetterebbe di valutare sul campo le scelte tecnologiche progressivamente proposte dalla ricerca e dall'industria, consentendo contemporaneamente agli utenti di familiarizzare con i nuovi veicoli.
L'aspetto più critico per il futuro dei veicoli a fuel cell, tuttavia, è rappresentato dall'infrastruttura di produzione e distribuzione dell'idrogeno che richiederà ancora tempi lunghi per il suo sviluppo, imponendo uno scenario a lungo termine per la diffusione dei veicoli a idrogeno senza escludere applicazioni di nicchia più a breve termine.