Il sogno ibrido rifiutato di Victor Wouk negli anni '70

Victor Wouk realizzò, all'inizio degli anni '70, un prototipo funzionante che conteneva tutti i principi fondamentali dell'automobile ibrida moderna, per una gara d'appalto indetta dal governo degli Stati Uniti nell'ambito del Clean Air Act. Questo veicolo, basato su una Buick Skylark del 1972, ottenne una riduzione delle emissioni fino al 91% e ridusse in modo significativo il consumo di carburante in città; nonostante ciò, la EPA non completò il programma e l'idea dell'ibrido rimase accantonata negli Stati Uniti per decenni. La storia di Wouk è uno degli esempi meglio documentati di come non la tecnologia, ma i meccanismi decisionali possano ritardare una tecnologia.

Chi era Victor Wouk e come si orientò verso i veicoli elettrici?

Victor Wouk nacque il 27 aprile 1919 nel quartiere del Bronx, a New York. I suoi genitori erano immigrati ebrei provenienti dall'attuale Bielorussia; suo fratello Herman Wouk era uno scrittore noto. Victor conseguì la laurea alla Columbia nel 1939 e il dottorato al Caltech nel 1942; la sua tesi riguardava l'elettricità statica generata durante la distribuzione della benzina. Durante gli anni della Seconda guerra mondiale lavorò presso la Westinghouse a ricerche legate al Progetto Manhattan.

La sua carriera si basava sull'elettronica di potenza. Nel 1956 fondò la Beta Electric, uno dei principali fornitori di apparecchiature ad alta tensione degli Stati Uniti; nel 1960 fondò la Electronic Energy Conversion Corporation, che sviluppava convertitori AC/DC ad alta efficienza. Il punto di svolta arrivò nel 1962: su richiesta di Russell Feldmann, uno dei fondatori della Motorola, si orientò verso i veicoli elettrici e progettò il primo controllo di velocità per veicoli elettrici a stato solido per la Henney Kilowatt - una Renault Dauphine elettrica. Dopo aver venduto la sua azienda alla Gulton Industries nel 1963, entrò completamente nel mondo delle batterie e dei motori.

La collaborazione AMC-Gulton di metà anni '60 lo portò a un'esperienza cruciale. Il concetto Amitron del 1967 fu presentato con una doppia batteria NiCad e litio-nichel-fluoruro, e con la frenata rigenerativa; nel 1969 una Rambler American fu convertita in elettrica con 160 celle NiCad Gulton sotto il nome di "Voltswagen". Questi progetti portarono Wouk a una conclusione ingegneristica precisa: la densità energetica delle batterie piombo-acido e NiCad di quell'epoca non era sufficiente per un veicolo esclusivamente elettrico. Dal 1970 in poi rivolse tutta la sua attenzione alla soluzione ibrida.

Com'era il prototipo ibrido Buick Skylark del 1972?

FCCIP e la condizione del prototipo venduto per un dollaro

Il Clean Air Act del 1970 richiedeva una riduzione del 95% delle emissioni dei veicoli. Per sostenere questo obiettivo fu istituito il Federal Clean Car Incentive Program (FCCIP); ogni anno erano destinati 25 milioni di dollari all'acquisto di veicoli a basse emissioni. Wouk, insieme al chimico e termodinamico Charles Rosen, fondò la Petro-Electric Motors - il nome dell'azienda fu suggerito dal fratello Herman. Il contratto fu firmato nel 1971 e le condizioni, a giudizio di oggi, sembravano incredibili: il prototipo sarebbe stato realizzato con mezzi propri e all'EPA sarebbe stato pagato 1 dollaro alla consegna. Se il veicolo avesse superato i test, sarebbero arrivati 37.351 dollari, poi una flotta annuale di 10 veicoli e successivamente un ordine di 350 veicoli.

Come carrozzeria fu scelta la Buick Skylark, perché il vano motore era abbastanza capiente da ospitare sia l'unità a combustione sia quella elettrica. Petro-Electric pagò circa 2.700 dollari per il veicolo - circa 500 dollari sotto l'MSRP. Wouk e i suoi soci impegnarono in totale circa 300.000 dollari del proprio denaro.

Analisi tecnica: ibrido completamente parallelo, 1972

Il gruppo trasmissione era una combinazione inusuale ma logica nel panorama automobilistico dell'epoca. Mazda inviò gratuitamente due motori rotativi Wankel biorotore da 1,1 litri 12A - l'unità usata nella RX-2, che produceva 110 cavalli netti. Accanto furono installato un motore elettrico DC da 15-20 kW e 20 batterie al piombo-acido da 6 volt, di tipo deep cycle per golf cart. Il sistema funzionava come ibrido completamente parallelo.

L'aspetto più sorprendente era il livello software e di controllo del veicolo. Un microprocessore di controllo basato su Intel 8008 gestiva funzioni oggi considerate standard in ogni ibrido: start/stop, frenata rigenerativa e partenza solo con il motore elettrico. Con gli occhi di un ingegnere, la prima bozza, componente per componente, dell'architettura della Prius del 1997 girava già sulle strade di Ann Arbor nel 1972.

Le cifre delle prestazioni variano secondo il metodo di misura: il consumo urbano è indicato in 55-60 mpg, mentre alcune fonti riportano un valore di circa 30 mpg nell'ambito di "efficienza più che doppia rispetto all'originale". Dietro la differenza ci sono divergenze di definizione come il ciclo di test e quale modalità sia stata presa come riferimento; entrambe le cifre dimostrano che il veicolo era notevolmente più pulito ed efficiente rispetto alla Skylark a benzina standard dell'epoca. Sul fronte delle emissioni il quadro è netto: il veicolo scendeva a circa il 9% dei livelli di emissione dell'automobile a benzina dell'epoca.

Perché l'EPA ha terminato il programma sugli ibridi?

La Skylark fu l'unico ibrido nell'ambito dell'FCCIP e l'unica proposta a produrre un prototipo funzionante. Fu testata nel 1974 nel laboratorio dell'EPA ad Ann Arbor; l'EPA effettuò il pagamento della Fase I come previsto dal contratto e pagò 33.000 dollari a Wouk e Rosen. Tuttavia non proseguì.

Dietro la decisione c'era una resistenza non istituzionale, ma personale. Il vicepresidente dell'EPA per il controllo dell'inquinamento atmosferico da fonti mobili, Eric Stork, era contrario all'idea dell'ibrido fin dall'inizio e minacciò di porre fine completamente al programma dichiarando: "L'ibrido non sarà accettato in nessun caso". Per poter effettuare il test, Wouk si rivolse alla National Science Foundation; davanti al comitato speciale costituito, Stork fece un passo indietro, il test fu eseguito e Wouk sostenne che tutte le condizioni erano state superate. In seguito, l'EPA inviò come giustificazione per non proseguire un rapporto di 75 punti: nel rapporto Stork, pur ammettendo che il veicolo offriva un migliore economia di carburante e emissioni più basse, scrisse apertamente che la sua opposizione agli ibridi era "filosofica" e che lo infastidiva il fatto che Wouk potesse trarre profitto da questa faccenda.

Era stato regolato per funzionare sul dinamometro solo con la batteria... Non una tecnologia molto pratica per l'automotive. Ancora oggi è marginale.

Stork mantenne il suo scetticismo fino alla sua morte nel 2014. Wouk, invece, riassunse in seguito in una sola frase di essersi scontrato con il muro della parte avversa: "Entro il 1976 ero così arrabbiato, avevo perso così tante energie che ho rinunciato". L'aspetto tragico-funzionale del processo è che nel 1993 i funzionari del programma Partnership for a New Generation of Vehicles dell'amministrazione Clinton, quando Wouk li interrogò, non erano nemmeno a conoscenza dell'esistenza del FCCIP degli anni '70: la memoria istituzionale era stata così cancellata.

L'albero genealogico centenario dietro al prototipo

La Skylark di Wouk non nacque nel vuoto. L'idea dell'ibrido stessa risale all'infanzia dell'automobile: Ferdinand Porsche nel 1900 progettò la Semper Vivus, la prima automobile ibrida funzionale al mondo - in quegli anni aveva circa 23-25 anni. La versione messa in vendita, la Lohner-Porsche Mixte, fu il primo veicolo commerciale a utilizzare motori nel mozzo delle ruote. Un secolo dopo, il New York Times fece risalire l'albero genealogico della Prius proprio a quel veicolo del 1900.

Le radici della trazione elettrica risalgono ancora più indietro: Ányos Jedlik costruì il primo motore elettrico nel 1827, Robert Anderson sviluppò il proprio veicolo a motore tra il 1832 e il 1839. La General Electric produsse veicoli elettrici nel 1898-99 e nel 1899 fece un tentativo ibrido con un motore a benzina a quattro cilindri. Quindi l'idea che nel 1972 l'EPA respinse alla porta aveva sia una storia di 70 anni sia un'applicazione matatura dal punto di vista ingegneristico. Persino i lavori di sviluppo ibrido di Toyota risalgono al 1968, al project manager Kenya Nakamura.

Di quanti anni l'annullamento ha ritardato l'automobile ibrida?

Le valutazioni parlano in genere di un ritardo di due decenni e questa identificazione è misurabile: la tecnologia era pronta a livello di prototipo negli anni '70, mentre il primo ibrido per consumatori arrivò solo nel 1997 con la Toyota Prius. Nel mercato statunitense il primo ibrido fu la Honda Insight - a dicembre 1999 con circa 53 mpg, come "mild hybrid" con sistema parallelo; la Prius attraversò l'Atlantico con l'anno modello 2000/2001. L'HTV-1 controllato da computer, sviluppato dal GE Research Lab nel 1982, è considerato il prototipo degli attuali sistemi Toyota e Honda; Audi fece il suo tentativo nel 1989. In altre parole, la porta chiusa negli Stati Uniti nel 1974 fu riaperta due decenni dopo dalle squadre di ingegneri di altri paesi.

Dopo il ritardo il mercato accelerò. Nel 2010 la Chevy Volt fu il primo plug-in hybrid venduto commercialmente; le vendite globali di PHEV, oltre 300 nel 2010, raggiunsero le 222.000 nel 2015 e 7,2 milioni nel 2025. La maturazione della tecnologia delle batterie, dall'alpiombo al NiMH e da lì agli ioni di litio, fu il principale motore propulsivo sotto questa curva - ma l'inizio della curva nel 1997 e non negli anni '70 ebbe una decisione concreta: il test di Ann Arbor e il rapporto di 75 pagine che ne seguì.

Come tornò alla storia Wouk?

Dopo il termine del progetto Wouk non tacque: pubblicò più di 100 articoli tecnici, svolse attività di consulenza anche per autobus urbani ibridi e detiene più di 10 brevetti, per lo più relativi a trazioni ibride o elettriche. Si sottolinea che il primo ibrido di Toyota utilizzava gli stessi principi fondamentali della Skylark. Quando arrivò il primo ibrido negli Stati Uniti, Wouk noleggiò una Prius bianca del 2001 e nel 2004 si sentì finalmente vendicato, affermando di aver ricevuto le scuse dai colleghi che inizialmente si erano opposti.

Dopo la sua morte - 19 maggio 2005, nella sua casa di Manhattan, a 86 anni, per cancro - fu chiamato "il padrino dell'ibrido" e "il nonno dei veicoli elettrici e ibridi negli Stati Uniti". L'Elmer A. Sperry Award per i progressi nei trasporti gli fu conferito postumo; presso il Caltech continua una serie annuale di lezioni che porta il suo nome. Dove si trovi oggi il prototipo stesso invece è incerto; nelle fonti pubbliche non esiste alcuna traccia della sorte della Skylark.

Conclusione: a ritardare è stata la tecnologia o la decisione?

La lezione del caso Wouk riguarda il processo, non l'aspetto ingegneristico. La Skylark del 1972, il finanziamento, il laboratorio di prova e una tecnologia con risultati misurabili (riduzione delle emissioni del 91%, efficienza quasi raddoppiata, un controller funzionante) sono rimasti in un cassetto per decenni a causa dell'opposizione "filosofica" di un unico decisore. È impossibile dire con certezza oggi se l'automobile ibrida sarebbe arrivata sulle strade negli anni '70 e non nel 1997: le questioni relative a scalabilità, costi e produzione delle batterie rimanevano aperte. Ma sapere che la tecnologia era stata dimostrata e che non venne comunque accettata nemmeno dopo essere stata dimostrata, documenta uno degli esempi di reinvenzione più costosi nella storia dell'automobile. L'eredità di Wouk viene ricordata con ogni frenata rigenerativa e ogni ciclo stop-start a cui gli ibridi odierni sono sottoposti.

Fonti

• Victor Wouk: The Godfather of the Hybrid Car
• The "Godfather of the Hybrid" | Columbia College Today
• Victor Wouk
• Oral-History: Victor Wouk
• Victor Wouk, 86; Developed Hybrid Car in '70s
• Timeline of major accomplishments in transportation air pollution - US EPA
• How Ferdinand Porsche designed the first hybrid car
• The History of the Electric Car - US Department of Energy
• Development of Prius and Hybrid Strategy - Toyota Global
• Milestones: Toyota Prius, the World's First Mass-Produced Hybrid Vehicle, 1997
• History of plug-in hybrids