Prima della Prius: i prototipi ibridi dimenticati degli inizi del 1900

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Prima dell'idea ibrida c'era già prima della Prius: all'inizio del 1900 i prototipi come il Lohner-Porsche Mixte di Ferdinand Porsche e il Woods Dual Power del 1916 furono i primi seri tentativi di ingegneria a combinare motore a benzina e trazione elettrica nello stesso telaio. Questi primi veicoli ibridi funzionavano tecnicamente; purtroppo non funzionavano economicamente. La benzina a basso costo, la pressione della produzione di serie di Ford e gli alti costi accantonarono l'idea dell'ibrido per circa ottant'anni.
In evidenza
- 1901: Ferdinand Porsche crea il Lohner-Porsche Mixte; la prima automobile ibrida conosciuta con architettura ibrida in serie.
- 1916: Woods, con sede a Chicago, presenta il modello Dual Power - completamente elettrico fino a 15 mph, sopra con supporto a benzina.
- Il prezzo del Woods Dual Power era di 2.650 $; l'equivalente di circa quattro Model T.
- La produzione continuò solo tra il 1917 e il 1918 ; oggi ne restano solo 4 esemplari (possibilmente 5).
- La Prius pose fine a questo silenzio di 80 anni nel 1997.
Quale fu la prima automobile ibrida?
Secondo l'opinione più diffusa, la prima automobile ibrida elettrica al mondo fu la Lohner-Porsche Mixte creata da Ferdinand Porsche; lo sviluppo risale al 1899 e il veicolo maturò nel 1901. Tuttavia la discussione non è del tutto chiusa: Justus Entz, capo ingegnere presso un'azienda di batterie di Filadelfia, nel 1897 realizzò un veicolo con motore a combustione interna supportato da un motore elettrico. Nel 1905 anche l'ingegnere americano H. Piper depositò un brevetto per un ibrido benzina-elettrico; la sua proposta prevedeva che il motore elettrico fornisse un supporto al motore a benzina durante l'accelerazione. In altre parole, l'idea dell'ibrido non fu una soluzione inventata da un solo inventore in un solo momento; fu il tentativo di più ingegneri, nello stesso decennio, di risolvere lo stesso problema da angolazioni diverse.
Lohner-Porsche Mixte: elettricità nel mozzo delle ruote
L'approccio di Porsche, a oggi, sorprendentemente radicale. Il Mixte non collegava meccanicamente il motore a combustione interna alle ruote; si trattava di un'architettura ibrida in serie . Il motore a benzina girava soltanto il generatore, e l'elettricità prodotta alimentava i motori elettrici montati nei mozzi delle ruote. È proprio la catena che oggi si vede in un veicolo elettrico a range extender o in un ibrido in serie: motore → generatore → motore elettrico → ruote.
Sarebbe sbagliato dire che il progetto rimase solo un esperimento. Prima della fine del 1901, Ludwig Lohner e Porsche vendettero cinque Mixte; la produzione continuò fino al 1915 con varie modifiche, incluso il passaggio all'Austro-Daimler. Nel 1902 Porsche vinse il Rally Exelberg con questo veicolo ibrido e nel 1905 una vettura da corsa Lohner-Porsche con batterie scese in pista. L'influenza del progetto arrivò ancora più lontano: la NASA si affidò intensamente a questa architettura nello sviluppo del Lunar Rover.
Woods Dual Power: l'ultimo grande tentativo dell'idea ibrida a Chicago

La Woods Motor Vehicle Company, fondata da Clifton Edgar Woods nel 1899 e produttrice di veicoli elettrici fin da quella data, agli inizi degli anni 1910 era in difficoltà: le vendite di veicoli elettrici calavano. La risposta dell'azienda fu un modello che univa due mondi. Presentata nel 1916, la Dual Power, procedeva solo elettricamente fino a 15 mph, sopra questa velocità la frizione elettromagnetica Cutler-Hammer attivava il motore a benzina. Velocità massima 35 mph - un aumento notevole rispetto ai tipici 20 mph dei veicoli elettrici dell'epoca.
Dati tecnici
| Caratteristica | Valore |
|---|---|
| Motore a benzina | Continental L-head, 4 cilindri, 1125 cc (~12-14 hp) |
| Macchina elettrica | Dinamotore General Electric, 5-6 hp, 48 V, 60 A |
| Batteria | Exide, 24 celle, 115 Ah |
| Cambio | Assente - trazione senza cambio |
| Autonomia solo elettrica | Fino a 15 mph |
| Velocità massima | 35 mph |
| Prezzo (1916) | 2.650 $ (~66.000 $ attuali) |
In questa tabella l'attenzione dell'ingegnere di oggi dovrebbe cadere su due righe. La prima: il pacchetto batteria da 115 Ah era grande la metà di quelli dei moderni veicoli completamente elettrici - una scelta di design consapevole per mantenere bassi i costi. La seconda: il veicolo era in grado di ricaricare le proprie batterie mentre era in movimento e il frenata rigenerativa effettiva sopra i 6 mph: nel 1916, con il nome di "dynamic braking", il meccanismo che oggi consideriamo la caratteristica più fondamentale dei sistemi ibridi era già in funzione. Si sapeva che la sovraccarica e lo scaricamento profondo portavano a problemi di gassing e sulphation, e le raccomandazioni d'uso venivano fornite in fasce di 10-30 mph - esisteva una logica di gestione della batteria, sia pure empirica.
Anche il linguaggio di marketing sorprendentemente familiare: "self-charging, non-stalling, two-power car with unlimited mileage" - un veicolo che si ricarica da solo, non si ferma e ha due fonti di alimentazione con autonomia illimitata. Le pubblicità erano rivolte principalmente alle donne; la promessa di un'automobile senza il fastidio della manovella era, in quel periodo, una questione di comfort concreta per una certa fascia di utenti.
Quanto è antico l'ibrido? I pionieri del 1897-1916
Oltre alla linea Entz, Porsche e Woods, c'erano altri tentativi. Secondo quanto riportato dalla serie "Engines of Our Ingenuity" della University of Houston, nel 1901 George Fischer esportò autobus benzina-elettrici in Inghilterra; nel 1902 Knight Neftal partecipò con il suo veicolo ibrido a una gara di resistenza di 100 miglia; nel 1915 in Canada era sul mercato un veicolo ibrido. Nel 1916, produttori di veicoli elettrici di spicco come Baker di Cleveland e Woods di Chicago offrivano la trazione ibrida. Si è persino sostenuto che una Rambler del 1912 possedesse la maggior parte delle caratteristiche di un vero ibrido. Anche i libri di automobili dell'epoca riflettevano questa normalizzazione: il libro The Gasoline Automobile del 1920 elencava il veicolo benzina-elettrico come quarto tipo di automobile - a vapore, elettrico, a benzina e ibrido.
Perché fallirono?
La vera risposta a questa domanda non è tecnica, ma economica. A metà degli anni 1910 la benzina era a buon mercato e le emissioni di scarico non interessavano a nessuno. I veicoli a vapore dovevano scaldare l'acqua, quelli elettrici lottavano con l'autonomia e i tempi di ricarica; quelli a benzina erano rumorosi e sporchi, ma pratici nonostante il manovrismo alla manovella. La differenza di scala era impressionante: Detroit Electric vendette meno di 5.000 veicoli nel suo anno di punta, il 1914; Ford quello stesso anno vendette oltre 200.000 Model T.
Nel caso specifico di Woods, le componenti del fallimento sono chiare: il prezzo di 2.650 $, cioè circa quattro Model T o due Buick; l'incapacità di soddisfare pienamente la morbidezza e l'affidabilità promesse; la bassa velocità massima di 35 mph (la Model T arrivava a 40-45 mph) e l'efficienza limitata della coppia motore-elettrico. Nel 1918, con un passo di 124 pollici e un motore di 95 CID, il prezzo salì a 2.950 $, ma non salvò le vendite. La produzione rimase limitata al 1917-1918; Woods andò in bancarotta e vendette in totale meno di 14.000 veicoli in tutta la sua storia. Sul fronte Lohner-Porsche il quadro era simile: gli ibridi prodotti con la tecnologia Mixte sopravvissero fino agli anni 1910, ma si vendettero male a causa del prezzo elevato e della potenza ridotta rispetto ai veicoli a benzina. Il dominio settoriale di Henry Ford rese invisibile l'idea dell'ibrido per decenni.
La metafora del "quarto aromatizzante"
Il miglior quadro per capire la storia dei primi ibridi è vedere l'idea dell'ibrido come un aromatizzante: era sempre lì, ma è rimasto nell'ombra finché il petrolio a buon mercato non si è esaurito. La tecnologia non mancava - la frenata rigenerativa, la trazione in serie senza cambio e la ricarica in movimento erano già presenti nei veicoli prodotti fino al 1916. A mancare erano le condizioni che rendevano economicamente significativa questa tecnologia. Finché il petrolio era a buon mercato, il peso extra e il costo extra di un veicolo con due sistemi di trazione non potevano essere compensati in alcun modo. Per questo il periodo che va dal 1918 al 1997 non va letto come una "scomparsa", ma come un periodo di attesa in cui le condizioni non erano ancora mature.
Gli esemplari rimasti e la linea che arriva fino a oggi
Del Woods Dual Power sono giunti fino a noi solo 4 - secondo una possibilità 5 - esemplari. L'esemplare Dearborn conservato al Henry Ford Museum, con un indicatore di 11.085 miglia, è originale e in condizioni non funzionanti; un esemplare è stato sottoposto a conservazione presso il Petersen / Museo di Storia Naturale della Contea di Los Angeles; la copia del Louwman Museum nei Paesi Bassi è l'unico esemplare noto in condizioni di funzionamento. Si ritiene che il quinto possibile telaio sia stato montato su un telaio di una Stanley Steamer - residuo di un'epoca in cui i pezzi circolavano liberamente, tipica delle prime automobili.
Va ricordato anche l'estremo moderno di questa linea: la Toyota Prius uscì nel 1997 come primo ibrido prodotto in serie al mondo e la Honda Insight fu nel 1999 il primo ibrido venduto negli Stati Uniti. Gli circa ottanta anni in mezzo furono un periodo in cui le soluzioni dei primi prototipi - trazione in serie, frenata rigenerativa, ricarica in movimento - vennero reinventate una dopo l'altra. La catena motore-generatore-ruota disegnata da Porsche nel 1901 figura ancora esattamente uguale nello schema dei veicoli elettrici a autonomia estesa che circolano oggi per le strade.
Fonti
- La storia dell'automobile elettrica - Energy.gov
- La storia di Porsche inizia con l'elettrico - Porsche Newsroom
- Lohner-Porsche Semper Vivus e Mixte del 1901 - Hemmings
- Non era la prima ibrida, ma la Woods Dual Power del 1917... - Hagerty Media
- Pioniere ibrido: la Woods Dual Power del 1916 - Mac's Motor City Garage
- Woods Dual-Power Coupe del 1916: ibrida prima che gli ibridi fossero di moda - The Henry Ford
- Conservazione del veicolo: Woods Dual Powered Coupe - B.R. Howard
- Woods Dual Power Type 44 Roadster del 1917 - Bonhams
- La prima automobile ibrida - Engines of Our Ingenuity, Università di Houston
- Storia dell'ibrido - Center for Auto Safety
- Una breve storia delle automobili ibride - CarsDirect
- Nel 1916, le automobili ibride avrebbero potuto cambiare la storia. Ma Ford... - Popular Science
- Una storia dei veicoli ibridi - MotorTrend
- Tappe fondamentali: Toyota Prius - ETHW (IEEE)