Tutte le case automobilistiche stanno puntando verso una quasi completa transizione dei loro modelli verso la propulsione elettrica. Probabilmente non sono solo nobili motivi ecologistici a spingere verso un cambiamento così rapido e radicale. Il minor costo di produzione di un’auto elettrica, poi immessa nel mercato con un prezzo del 30-40% più elevato rispetto alla corrispondente vettura a motore termico, rende questo cambiamento molto conveniente dal punto di vista economico.
Esistono peraltro ancora molti aspetti su cui lavorare, l’auto elettrica ha anch’essa problemi di consumo, che si riflettono su autonomia e tempi di ricarica. Quello su cui stanno ora puntando gli ingeneri automobilistici si può riassumere in una sola parola: efficienza. Un termine semplice, ma al tempo stesso molto complesso, perché al suo interno contiene aspetti come l’aerodinamica, lo sviluppo di batterie sempre più performanti, motori elettrici potenti ed elastici e un peso della vettura ridotto.
Mercedes Benz ha fatto intravedere in che direzione si sta muovendo con il suo VISION EQXX, un modello che sintetizza tutti gli sforzi della casa tedesca per una vettura elettrica davvero efficiente… e anche gradevole nel design.
Mercedes VISION EQXX: il futuro delle auto elettriche
VISION EQXX è il risultato di una missione che ha lo scopo di elevare l’efficienza energetica a nuovi livelli, con progressi in tutti gli elementi della trasmissione elettrica, nonché l’uso di ingegneria leggera e materiali sostenibili.
“La Mercedes-Benz VISION EQXX è il modo in cui immaginiamo il futuro delle auto elettriche. Solo un anno e mezzo fa abbiamo avviato questo progetto che ha portato alla Mercedes-Benz più efficiente mai costruita, con un consumo energetico eccezionale inferiore a 10 kWh per 100 chilometri. Ha un’autonomia di oltre 1.000 chilometri con una singola carica, utilizzando una batteria che si adatterebbe anche a un veicolo compatto. La VISION EQXX è un’auto avanzata in così tante dimensioni e ha persino un aspetto sorprendente e futuristico…”,
ha affermato Ola Källenius, presidente del consiglio di amministrazione di Daimler AG e Mercedes-Benz AG
La Mercedes-Benz VISION EQXX è una vettura che, sulla base di simulazioni digitali interne in condizioni di traffico reali, sarà in grado di superare i 1.000 chilometri con una singola carica, con un consumo energetico inferiore a 10 kWh per 100 chilometri.
C’è da chiedersi cosa significa quella doppia X dopo la sigla EQ. Probabilmente indica una vettura talmente nuova e rivoluzionaria che sfugge dagli schemi delle classiche serie di vetture Mercedes.
Mercedes VISION EQXX: i punti principali a colpo d’occhio
Ecco alcuni dati in termini di efficienza di VISION EQXX. Come detto, la sua autonomia supera i 1.000, questo grazie anche ad un consumo energetico è inferiore a 10 kWh per 100 km e una efficienza del 95% nel passaggio di energia dalla batteria alle ruote. Inoltre, i designer di esterni e gli esperti di aerodinamica hanno ottenuto un coefficiente di resistenza di 0,17.
Il pacco batteria contiene quasi 100 kWh di energia, ma ha il 50% di volume in meno ed è il 30% più leggero del pacco di EQS.
I materiali da costruzione utilizzati sono riciclati e a base vegetale rimuovono i rifiuti dalle discariche e riducono le emissioni di carbonio.
Trasmissione pionieristica per l’era elettrica: non sprecare, non volere
Con una potenza di circa 150 kW, la trasmissione elettrica del VISION EQXX (che comprende tutto, dalla batteria all’unità di trasmissione elettrica alle ruote) arriva a un’efficienza del 95%. Ciò significa che fino al 95% dell’energia della batteria finisce sulle ruote. Va confrontato con solo il 30% della trasmissione ICE più efficiente o circa il 50% di un corridore (umano) medio di lunga distanza.
L’unità di azionamento elettrica della VISION EQXX è un’unità dedicata costituita dal motore elettrico, dalla trasmissione e dall’elettronica di potenza con una nuova generazione di carburi di silicio. L’unità elettronica di potenza è basata su quella dell’imminente hypercar Mercedes-AMG Project ONE.
Mercedes-Benz e il team HPP hanno sviluppato un pacco batteria completamente nuovo per VISION EQXX, raggiungendo una notevole densità di energia di quasi 400 Wh/l. Questa cifra di riferimento è ciò che ha permesso di inserire un pacco batteria con poco meno di 100 kWh di energia utilizzabile nelle dimensioni compatte della vettura.
Il sostanziale aumento della densità di energia deriva in parte da significativi progressi nella chimica degli anodi. Il loro contenuto di silicio più elevato e la composizione avanzata significano che possono contenere molta più energia rispetto agli anodi comunemente usati. Un’altra caratteristica che ha contribuito all’impressionante densità di energia è l’alto livello di integrazione nel pacco batteria. Questa piattaforma, sviluppata congiuntamente da Mercedes-Benz R&D e HPP, ha creato più spazio per le celle e ha contribuito a ridurre il peso complessivo. Il vano separato per i componenti elettrici ed elettronici (EE), chiamato OneBox, ha anch’esso creato più spazio per le celle, con ulteriori vantaggi per l’installazione e la rimozione. OneBox incorpora anche nuovi dispositivi di sicurezza con operazioni efficienti dal punto di vista energetico che consumano molta meno energia rispetto al componente equivalente in un veicolo elettrico di produzione.
Il team di sviluppo della batteria ha anche deciso di sperimentare un voltaggio insolitamente alto. L’aumento della tensione a più di 900 volt si è rivelato uno strumento di ricerca estremamente utile per lo sviluppo dell’elettronica di potenza.
Prendere il calore: La gestione termica del sistema
Il VISION EQXX dispone di un avanzato sistema di gestione termica. Da un lato preserva l’energia termica e dall’altro riduce notevolmente la resistenza al raffreddamento. Entrambi contribuiscono alla massima efficienza.
Ciò ha contribuito a mantenere il sistema di gestione termica estremamente piccolo e leggero. L’interazione accuratamente progettata di otturatori aeronautici, valvole del refrigerante e pompe dell’acqua assicura che l’unità di azionamento elettrica, che comprende l’elettronica di potenza, il motore elettrico e la trasmissione, mantenga l’equilibrio di temperatura più efficiente al minimo costo energetico. Tecnicamente, questo sistema è una combinazione di un innovativo sistema di gestione del flusso d’aria e di una piastra di raffreddamento.
La piastra di raffreddamento è installata nel pavimento del veicolo, consentendogli di sfruttare l’aria che scorre lungo la parte inferiore della vettura. Questo è il modo più efficiente dal punto di vista aerodinamico per mantenere fresca l’unità di trasmissione elettrica in condizioni normali, consentendo al veicolo di guadagnare circa 20 chilometri di autonomia nella modalità più aerodinamica.
Solo quando il clima è caldo o lo stile di guida è “vivace” il sistema di raffreddamento aumenta di un livello. Gli otturatori normalmente chiusi nella parte anteriore dell’auto si aprono quando i componenti si surriscaldano e inviano aria di raffreddamento extra lungo un sistema di guide dell’aria. Le prese per queste guide d’aria sono sapientemente posizionate lungo la zona di massima pressione del paraurti anteriore. Al contrario, gli scarichi si trovano in zone di bassa pressione lungo la parte superiore del cofano.
Mantenere il calore: sfruttare il calore ambientale e di scarto
L’innovativa pompa di calore aspira il calore generato dal sistema di azionamento e dall’aria ambiente esterna per mantenere l’ambiente accogliente. La sua impressionante efficienza è una spinta importante per l’autonomia della batteria quando si viaggia in regioni fredde.
Questa pompa di calore multi-sorgente recupera il calore residuo dalla trasmissione e dispone di uno scambiatore di calore esterno che assorbe il calore dall’aria ambiente. Non disponibile nelle precedenti pompe di calore Mercedes-Benz, questa funzione aumenta l’intervallo di temperatura di esercizio. Questo è particolarmente utile per riscaldare rapidamente l’abitacolo ed è molto efficace a temperature più basse. E per spremere fino all’ultima caloria di calore, utilizza persino l'”entalpia dell’evaporatore” durante la deumidificazione dell’aria umida dell’ambiente. L’entalpia è l’energia latente rilasciata sotto forma di calore quando il vapore acqueo nell’aria cambia stato da gas ad acqua.
VISION EQXX: maggiore autonomia grazie all’energia solare
L’impianto elettrico che alimenta molti dei dispositivi ausiliari della VISION EQXX trae energia aggiuntiva da 117 celle solari poste sul suo tetto. È stato sviluppato in collaborazione con il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, il più grande istituto di ricerca sull’energia solare in Europa. Il risultato netto della riduzione del consumo di energia sul sistema ad alta tensione è un aumento dell’autonomia. In un solo giorno e in condizioni ideali, questo può aggiungere fino a 25 km di autonomia nei viaggi a lunga distanza.
L’energia solare è immagazzinata in una leggera batteria al litio-ferro-fosfato, che fornisce un ventilatore per il clima, le luci, il sistema di infotainment e altri accessori. Mercedes-Benz e i suoi partner stanno lavorando per utilizzare l’energia solare anche per caricare il sistema ad alta tensione.
Design e aerodinamica
La resistenza aerodinamica può avere un grande impatto sull’autonomia. Durante un normale viaggio a lunga distanza, un tipico veicolo elettrico dedica quasi due terzi della sua capacità della batteria a farsi strada nell’aria davanti a sé, motivo per cui il VISON EQXX ha un coefficiente di resistenza aerodinamica di 0,17.
Un’enorme quantità di lavoro è stata dedicata all’integrazione delle minuziose caratteristiche aerodinamiche passive e attive nella forma esterna della vettura. Il team interdisciplinare ha utilizzato tecniche avanzate di modellazione digitale per raggiungere un compromesso che riducesse la resistenza, mantenendo superfici che scorrono lisce dalla parte anteriore, sviluppando spalle potenti sopra i passaruota posteriori. Questo flusso naturale si conclude con un bordo a strappo aerodinamicamente definito, accentuato da un rivestimento finale nero lucido, punteggiato dai gruppi ottici posteriori.
La cupola liscia scorre come una goccia d’acqua verso la parte posteriore. Il diffusore posteriore retrattile è un esempio della collaborazione tra design, aerodinamica e ingegneria. Si dispiega solo a velocità più elevate e quando retratto, si inserisce perfettamente nella carrozzeria, preservando l’equilibrio, le proporzioni e l’estetica leggera della parte posteriore.
Gli ingegneri Mercedes-Benz hanno lavorato in collaborazione con Bridgestone. Insieme, hanno sfruttato lo pneumatico Turanza Eco di Bridgestone combinato con ENLITEN leggero ed ecologico e la tecnologia ologic che consente una resistenza al rotolamento ultra bassa.
Il design dello pneumatico presenta anche pareti laterali ottimizzate aerodinamicamente per adattarsi alle coperture montate sui cerchi in magnesio forgiato da 20 pollici, leggeri e leggeri. Il design semitrasparente a doppio raggio di queste coperture soddisfa tutti i requisiti aerodinamici mantenendo allo stesso tempo una vista degli accenti in oro rosa che adornano le ruote.
VISION EQXX, l’auto vegana: materiali innovativi completamente ecologici
L’interno della Mercedes VISION EQXX presenta un gran numero di materiali innovativi provenienti da start-up di tutto il mondo. Ad esempio, le maniglie delle porte sono realizzate con la fibra Biosteel® di AMsilk. Questo tessuto simile alla seta ad alta resistenza, basato sulla biotecnologia e certificato vegano, proviene dall’inventore della fibra biofabbricata (identica alla natura).
Un altro materiale sostenibile che abbellisce l’interno è MyloTM, un’alternativa in pelle vegana verificata a base di micelio, che è la struttura sotterranea simile a una radice dei funghi. È certificato a base biologica, il che significa che è composto prevalentemente da ingredienti rinnovabili che si trovano in natura. Questa categoria di materiali completamente nuova creata dal potere della biotecnologia è progettata per essere meno dannosa per l’ambiente e viene utilizzata per i dettagli dei cuscini del sedile.
L’alternativa alla pelle senza animali chiamata Deserttex® è un biomateriale sostenibile a base di cactus realizzato con fibre di cactus polverizzate combinate con una matrice di poliuretano sostenibile a base biologica. In questa combinazione, l’alternativa in pelle ha una finitura morbida. Le prossime versioni hanno un contenuto di cactus più elevato, dando a questo materiale il potenziale per dimezzare l’impronta ecologica associata alle pelli artificiali convenzionali.
Sul pavimento, i tappeti sono realizzati al 100% in fibra di bambù. Oltre ad essere in rapida crescita e rinnovabile, questa materia prima naturale offre un aspetto e una sensazione estremamente lussuosi.
Il futuro dell’auto elettrica: quanto tempo passeremo alla presa di corrente?
Quelli indicati finora sono solo alcuni dei dettagli tecnici della nuova vettura futuristica di Mercedes. Molto spazio è stato anche riservato all’interazione tra guidatore e vettura, con sistemi di navigazione e intrattenimento particolarmente avanzati.
Tra tutte le specifiche tecniche c’è però una cosa che non viene ancora indicata. Quanto tempo ci vuole per ricaricare la batteria? L’autonomia di oltre 1.000 km è certamente adeguata, ma quanto tempo si deve aspettare, con l’auto attaccata alla presa di corrente prima di poter partire?
Questo è quanto ci prospetta il futuro, ma noi, quanto tempo siamo disposti ad attendere per ricaricare la batteria e ripartire?
Per maggiori informazioni sulle auto elettriche di Mercedes attualmente disponibili sul mercato, visitate il sito web della casa tedesca. Se vi interessano le loro auto elettriche leggi il nostro articolo sulla EQS.
