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Titolo: Efficienza auto a combustione verso auto elettrica

Si dibatte ogni tanto di efficienza termodinamica del motore a 
combustione, specie di quelli nuovi, che pare potrebbero arrivare 
intorno al 35%.
Pero' c'e' il problema che nella esperienza personale ognuno ha 
sensazione diverse per quanto riguarda la "resa" della benzina o del 
gasolio con la proprio auto.
Perche' ?
Perche' minore consumo e massima efficienza termodinamica non avvengono 
contemporaneamente. Immagino che qualcuno a questo punto sara' ... 
perplesso. Vediamo se riesco a spiegare con semplici ragionamenti dove 
sta l'inghippo e per quale motivo l'efficienza pratica dei veicolo a 
combustione e' molto lontana dalla realta'.
Di un motore ci interessano:
- il regime di massima potenza (e' quello che ci permette di raggiungere 
la massima velocita')
- il regime di massima coppia (e' quello che ci permette di partire da 
fermo, in salita, con il massimo carico oppure di ottenere la massima 
accelerazione)
- il regime di massima efficienza (e' quello in cui il motore produce 
piu' energia meccanica e meno calore per ogni unita' di carburante 
consumato)
- il regime di minore consumo (e' quello in cui si fanno piu' chilometri 
per ogni unita' di carburante consumato)
Purtroppo tutti questi regimi non coincidono.
Per "coppia" si intende il momento torcente che l’albero motore può 
trasmettere. La zona di coppia massima si trova prima della meta' del 
massimo regime di giri del motore.
Cioe' un motore da 6000 giri avra' la coppia massima intorno ai 3000 
giri. Questo zona e' anche molto vicina alla zona di massimo rendimento.
La potenza si ottiene moltiplicando i giri motore per la coppia. Percio' 
all'aumentare della coppia, dato che aumentano anche i giri, la potenza 
aumenta rapidamente. La potenza continua ancora ad aumentare, 
all'aumentare del numero di giri, anche quando la coppia smette di 
aumentare, proprio a causa dell'aumentare del numero di giri. Poi ad un 
certo punto, l'incremento del numero di giri non riesce piu' a 
compensare la sempre piu' ripida discesa della coppia, ed anche la 
potenza raggiunge un picco. Questo avviene intorno ai 3/4 del massimo 
regime di giri del motore. Un motore da 6000 giri, avra' la massima 
potenza intorno alla zona dei 4500 giri.
La curva dei consumi inizia scendendo all'aumentare della coppia e della 
efficienza del motore. Raggiunge un minimo poco oltre la meta' dei giri 
massimi e poi torna a salire, all'aumentare della potenza.
Durante la guida in citta' abbiamo necessita' contrapposte.
E due nemici: la velocita' e l'accelerazione ... di chi ci circonda.
Immaginiamoci fermi al semaforo. Motore in folle. Il semaforo passa al 
verde. Qui sarebbe ideale restare nella zona di massima coppia, che e' 
anche vicina al regime di massima efficienza. La nostra auto ha una 
potenza di 50 kW, e' un motore "ecologico", con cui siamo convinti di 
risparmiare tanti soldi in benzina. L'auto pero', e' una tuttofare, 
percio' se non e' monovolume, per lo meno ha il portellone posteriore, 
etc. insomma, con l'uomo (vestito abbondante) e le solite cianfrusaglie 
a bordo, incluso la benzina nel serbatoio, l'acqua di riserva ed altro, 
siamo intorno ai 1'500 kg. La velocita' da raggiungere e' di 50 kmh, 
ovvero 14 m/s. L'energia cinetica e' pari a E = 1/2 m v2 = 
0,5x1500x14x14 = 147'000 Joules = 147 kJ. Se vogliamo restare nella zona 
di massima efficienza, dobbiamo stare nel regime di massima coppia. In 
genere a questo regime corrisponde una potenza pari alla meta' di quella 
massima, percio' si tratta di 25 kW che equivale a fornire 25 kJ di 
energia cinetica al secondo. Per accumulare 147 kJ, occorrono percio' 
147/25 = 5,88 secondi. Percio' senza considerare attriti ed altri 
consumi, restando sul regime di massima coppia, dobbiamo accontentarci 
di una tranquilla accelerata di 6 secondi per raggiungere i 50 kmh 
(contate 1001, 1002, 1003, ...). Ma che succede, chi ci e' dietro o di 
fianco ci sorpassa !!! Sembra che ci sia una regola non scritta per cui 
ai semafori passare da zero a 50 kmh deve essere fatto entro al massimo 
3 secondi, altrimenti ... si perde il posto in fila. E se va male c'e' 
anche pure il concerto di trombe.
Poco male, posso chiedere fino a 50 kW, ovvero fornire 50 kJ/s, che mi 
permette appunto di accelerare in 3 secondi a 50 kmh.
C'e' solo un problema, 50 kW corrisponde alla potenza massima e quella 
si ottiene a 4500-5000 giri, ben al di fuori del regime di massima 
coppia e di massima efficienza (insomma, marcia bassa e su di giri ...).
Conclusione, con 50 kW di potenza massima, e' probabile che la maggior 
parte delle accelerate (e sono le fasi in cui va via una parte 
significativa della benzina) viene eseguita con il motore a regimi di 
bassi rendimenti, anche di molto peggiori (15% o peggio) di quelli ottimali.
Pazienza, adesso arriviamo in tangenziale e possiamo iniziare a 
risparmiare. Giusto?! Sbagliato.
La nostra vettura ha un CX tale che la velocita' massima sotto cui 
l'attrito dell'aria e' trascurabile si trova sotto i 60 kmh (ricordo che 
l'auto e' un compromesso per uso nei fine settimana ed ha una certa 
sezione frontale che un buon CX non puo' ridurre piu' di tanto). 
Superando i 60 kmh, la resistenza dell'aria inizia a far pagare il suo 
pedaggio. Ad 80 kmh, la resistenza dell'aria, unita' alla resistenza di 
rotolamento (mi raccomando: gonfiate ai limiti del valore massimo 
suggerito dal costruttore) e varie, richiede per avanzare una potenza di 
4 kW. Bene, possiamo scegliere un rapporto all'interno del regime di 
coppia massima. ;-) ... che bello stiamo risparmiando.
Ma che succede ? Ci stanno sorpassando, anche i TIR. Insomma, se non 
vogliamo restare indietro ad ogni incolonnamento, ci tocca accelerare 
intorno a 100 kmh, che pare sia la regola non scritta. Peccato che a 100 
kmh, la potenza necessaria sale a 12 kW. Pero', c'e' la facciamo, siamo 
ancora nel regime di efficienza. Azzz ... c'e' una rampa (cavalcavia, 
sottopasso, etc.) con una pendenza del 10 per mille. Non e' tanto ma ad 
ogni metro ci si alza di 10 cm. Dato che sono ad 80 kmh (22 m/s), mi sto 
alzando di 2,2 m al secondo. Ovvero sto guadagnando 32 kJ di energia 
potenziale al secondo. Questo mi richiede ulteriori 32 kW di potenza !!!
Mannaggia, 18+32=44 kW, ancora una volta mi tocca dare il massimo, giu' 
la marcia lunga, su di giri e di nuovo fuori dalla zona di massima 
efficienza.
Va bhe', mi direte che non ci sono pendenze, oppure che sono al massimo 
del 5 per mille (quindi bastano 16 kW di potenza), pero' ... si viaggia 
intorno ai 90 kmh. Ahiaa ... la resistenza dell'aria sale rapidamente. A 
90 kmh ci vogliono ben 15 kW di potenza ...
Insomma, se volete consumare in modo efficiente (da non confondere con 
"consumare poco"), ovvero dire che fatte un 25% o meglio con ogni litro 
di benzina, dovete guidare ... come se aveste una bicicletta.
Oppure acquistare una vettura con almeno 100 kW di potenza. Si, pero' e' 
una vettura piu' grossa, avete una maggiore efficienza, cioe' potete 
lavorare con il motore intorno alla massima coppia (in terza lungaaa 
...), ma ... consuma anche di piu' (e piu' grossa e pesante).
Quindi, consumare meno significa sprecare benzina. Sfruttare meglio la 
benzina significa consumare di piu'. Strano, vero ?
E quindi quando si confronta l'efficienza di un'auto elettrica con 
un'auto a benzina, e' possibile scegliere per l'auto a benzina 
l'efficienza ottimale del 25% o del 30% per l'auto diesel. Se l'auto a 
benzina vuole essere competitiva deve anche consumare poco in assoluto e 
questo la spinge nella scelta di vetture di potenza media/bassa in cui 
una guida non confacente fa subito uscire dal regime di massima efficienza.
L'auto elettrica non ha questi problemi. E' da immaginare che in futuro, 
le auto agili e scattanti saranno elettriche ? I poveri pendolari 
frustrati con pochi soldi viaggerano in invece in lente e puzzolenti 
auto diesel alla velocita' ed accelerazioni che oggi tengono solo i 
furgoncini ape ?
R.L.Deboni

 efficienza.
Scusate, ma nel ricopiare dagli appunti, scarabocchi, ho traslato piu' 
volte di una colonna ...
R.L.Deboni

 90 kmh ci vogliono ben 15 kW di potenza ...
Esco dal lurkaggio per segnalare un piccolo errore :-| da cui derivano
calcoli e ragionamenti errati: una pendenza del 10 per mille significa che
ad ogni metro ci si alza di 10mm, e nel caso degli 80km/h ci si alza di
0.22m/s ecc ecc.
Ora torno a lurkare :-)
-- 
C.d.C.
Spegni la TV, accendi le tue passioni. (cit.)
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 Ora torno a lurkare :-)
Grazie mille della segnalazione.
R.L.Deboni

 del 5%".
R.L.Deboni

R.L.Deboni
-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
Pippo
E-mail:mpip...@gmail.com
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-

 facciamo confusione con le unità di misura ;)
Perche' infierire ... sigh ... mi cospargo di cenere ...
R.L.Deboni

 mi cospargo di cenere ...
però dopo una bella doccia ci sta tutta, eh!
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Fattore 4: Raddoppiare la ricchezza dimezzando il consumo delle risorse