Perché le auto ibride sono scomparse per 80 anni?

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Le automobili ibride scomparvero per 80 anni perché il problema non era tecnico, ma economico: all'inizio del 1900 il Lohner-Porsche sistema di trazione di Ferdinand Porsche era funzionale e maturo, ma il peso delle batterie, l'assenza di reti elettriche e in particolare la benzina a buon mercato resero la trazione ibrida commercialmente morta per decenni. L'idea tornò in vita solo nel 1997, quando le crisi petrolifere, le norme sulle emissioni e la maturazione delle batterie NiMH si incontrarono nello stesso punto.
In evidenza
- Ferdinand Porsche, nel 1900, progettò la prima automobile ibrida funzionale al mondo, Semper Vivus; la sua versione di produzione in serie fu la 1901 Mixte .
- L'ibrida La Toujours Contente era a trazione integrale sulle quattro ruote, erogava 56 cv e pesava più di 4 tonnellate .
- Fino al 1906 furono venduti oltre 300 veicoli Lohner-Porsche; la trazione Mixte fu utilizzata sui 40 veicoli del Corpo Vigili del Fuoco di Vienna.
- Entro il 1935 le automobili elettriche scomparvero quasi completamente dalle strade; i colpevoli erano il petrolio texano a buon mercato e la mancanza di infrastrutture.
- La Toyota Prius del 1997 fu la prima ibrida prodotta in serie; il consumo di carburante combinato era di 57,6 mpg, con emissioni di CO2 di 104 g/km.
La prima ibrida non fu la Toyota Prius: la linea che porta al 1900
La storia della trazione ibrida, al contrario di quanto molti pensano, non inizia all'inizio del XX secolo, ma alla fine del XIX. Ferdinand Porsche, nel 1893, a 18 anni, quando entrò nella società elettrica Béla Egger & Co. di Vienna, non aveva ancora una laurea formale in ingegneria; era uno studente part-time all'Università Tecnica di Vienna. Ma fu proprio all'interno di questa azienda che sviluppò il primo motore elettrico a mozzo ruota - e quel motore sarebbe diventato la pietra angolare di tutta la storia.
Nel 1898, a 23 anni, costruì i suoi primi veicoli nello stabilimento di Jacob Lohner: prototipi elettrici a batteria con motori a mozzo montati sulle due ruote anteriori. Ogni motore erogava 2,5-3,5 cv e, per brevi periodi, poteva arrivare a 7 cv. Questo sistema, chiamato "System Lohner-Porsche", suscitò grande interesse stampa in Europa e alla Fiera di Parigi del 1900 fu presentato il primo Lohner-Porsche Electromobile: con una potenza di 2 x 2,5 PS era in grado di raggiungere una velocità di 37 km/h .
L'aspetto curioso è che la motivazione della scelta di Lohner per la trazione elettrica coincide perfettamente con quella di oggi: l'aria della città "veniva spietatamente inquinata dai numerosi motori a benzina in uso." Centoventi anni fa la preoccupazione per le emissioni era già tra le ragioni della nascita dell'ibrido.
Semper Vivus e Mixte: come nacque il principio dell'ibrido in serie

La più grande debolezza dell'automobile elettrica a batteria era l'autonomia, e per risolverla Porsche costruì la struttura che oggi chiamiamo "ibrido in serie". Nel 1900 progettò la Semper Vivus (in latino "sempre viva"), la prima automobile ibrida funzionale al mondo: invece di appoggiarsi alla batteria, un motore a combustione interna azionava il generatore, e l'elettricità prodotta andava direttamente ai motori nei mozzi delle ruote. Il motore a benzina non era mai collegato meccanicamente alle ruote; il suo unico compito era generare elettricità.
La versione pronta per la produzione nel 1901 divenne la Lohner-Porsche "Mixte" nacque sotto questo nome. Porsche, con la Mixte vinse il Rally di Exelberg del 1902; nel 1905 un veicolo da corsa elettrico 2 x 30 PS con superò i 130 km/h di velocità. Questa prestazione non era una semplice dimostrazione di ingegneria fine a se stessa: Porsche nel 1905 ricevette il Premio Pötting come ingegnere automobilistico di maggior successo dell'Austria. Il quadro tecnico è chiaro: il sistema funzionava.
Per dimostrare la forza dell'idea del ibrido in serie, la storia presentò in seguito altre due prove. Boeing e NASA esaminarono il progetto Lohner-Porsche per il Lunar Roving Vehicle del programma Apollo; il concetto del ibrido in serie, invece, costituisce oggi la base di molte locomotive ferroviarie moderne. Il principio, dunque, non era sbagliato: era sbagliato solo il tempismo.
Un'Automobile Quasi da Quattro Tonnellate: Il Prezzo del Peso
Ciò che oscurava i successi tecnici dei primi ibridi era un costo molto concreto, dimostrabile con i numeri: il peso. La La Toujours Contente , prodotta su ordinazione del cliente britannico E.W. Hart e alimentata sia a benzina sia a elettricità, è l'esempio più estremo di questo costo. I numeri parlano da soli:
| Caratteristica | Valore |
|---|---|
| Tipo di trazione | Benzina + elettricità, trazione integrale |
| Batteria | piombo-acido da 80 volt a 44 celle, 1,8 tonnellate |
| Motori | Quattro motori ruota, 1.280 libbre in totale |
| Peso totale | più di 4 tonnellate |
| Potenza | 56 hp |
| Prezzo | 15.000 corone austriache |
La batteria da 1,8 tonnellate, trasportata con la densità energetica della chimica piombo-acido, rovinava dall'inizio l'equazione economica dell'ibrido. Il Lohner-Porsche stesso, nonostante la sua potenza modesta, pesava quasi due tonnellate . Ogni chilogrammo in più significava più resistenza strutturale, più pneumatici, più carburante - e tutto si rifletteva sull'etichetta del prezzo.
Perché gli Ibridi Scomparvero per 80 Anni?
Gli ibridi prodotti con la tecnologia Mixte furono fabbricati fino agli anni 1910 . Cioè, l'idea non morì né fu improvvisamente vietata. Fu prodotta, venduta e poi perse silenziosamente la competizione sul mercato. Ci sono tre motivi misurabili e nessuno riguarda la tecnologia.
La benzina economica rovinò l'equazione
La scoperta del petrolio greggio a basso costo in Texas abbassò drasticamente il costo del carburante nei primi decenni del XX secolo. I veicoli a benzina divennero sia più economici sia più pratici per le lunghe distanze. Gli ibridi Mixte, invece, erano sia più costosi sia meno potenti delle loro controparti a benzina - il risultato fu che la maggior parte di essi si vendette male. Per un'azienda disposta a investire, i conti non tornavano; come affermato nella valutazione storica dello Smithsonian, alcune aziende fallite all'inizio del XX secolo avevano semplicemente investito nel "cavallo sbagliato" in fatto di tipo di carburante. Veicoli a vapore, elettrici e a benzina si contendevano la corsa, e la benzina, grazie al suo basso costo, la vinse.
L'infrastruttura elettrica non esistette mai
Il futuro della trazione elettrica, indipendentemente dalla batteria, dipendeva dalle reti elettriche. E invece, all'inizio del 1900, non esisteva nulla di simile a un'infrastruttura di ricarica nelle case e per le strade. Questa mancanza di infrastruttura, unita al corto raggio d'azione delle batterie, bloccò per lungo tempo la strada dell'elettromobilità. Un veicolo elettrico non ricaricabile era, in pratica, un esperimento da garage.
L'economia della produzione di serie ha lavorato a favore della benzina
La tecnologia, l'adozione e la produzione di serie si sviluppano insieme; i costi si abbassano lì. In quegli anni i veicoli elettrici rappresentavano circa un terzo dei veicoli sulle strade, cioè una quota di mercato tutt'altro che piccola. Ma man mano che la spinta dell'economia di produzione di serie si spostò verso il motore a benzina, le automobili a benzina divennero rapidamente più economiche e mature. La trazione elettrica rimase fuori da questo ciclo di sviluppo e entro il 1935 scomparve quasi completamente dalle strade. Nemmeno vantaggi quotidiani come la fatica della manovella e l'inquinamento degli scarichi poterono cambiare questa realtà economica.
In sintesi: l'idea dell'ibrido era tecnicamente matura ma commercialmente nata morta. A distruggerla non fu un errore di ingegneria, ma un triplo muro economico formato dal petrolio economico, dalle infrastrutture insufficienti e dalle economie di scala.
Quasi 80 Anni di Silenzio
L'automobile ibrida, così come affermato nella stessa storia di Toyota, è diventata parte dell'automotive circa 80 anni dopo. Nel frattempo ci furono interessanti esperimenti intermedi: nel 1976 una piccola automobile sportiva con generatore a turbina a gas e motore elettrico dimostrò che l'idea dell'ibrido veniva provata una volta ancora; anche Audi presentò il concept Duo. Ma erano tentativi isolati, non divennero prodotti. L'ambiente non era ancora pronto: il petrolio era economico, la pressione sulle emissioni debole e le batterie striscavano ancora nell'era del piombo-acido.
La svolta iniziò a metà degli anni '80. Dopo le crisi petrolifere gli studi sull'ibrido si riaccesero e questa volta le tre variabili dell'equazione iniziarono a cambiare contemporaneamente: la preoccupazione per la sicurezza energetica, le normative ambientali e la chimica delle batterie.
Proprio nel 1997, Perché? Crisi Petrolifere, Regole sulle Emissioni e NiMH
La domanda dovrebbe essere: perché l'idea dell'ibrido non nel 1900 ma proprio nel 1997 è rinata? La risposta sta nell'incrocio di tre sviluppi indipendenti nella stessa data.
Le crisi petrolifere crearono la preoccupazione strategica
La strategia ibrida di Toyota si è formata nel contesto di una risposta alla Seconda Crisi Petrolifera. Quando si ruppe il conforto ottantennale del petrolio economico, l'efficienza del carburante cessò di essere un bonus di marketing e divenne una questione di sopravvivenza aziendale. Nel dicembre 1997 fu lanciato in Giappone la Prius, la prima ibrida prodotta in serie al mondo, che migliorò sia l'efficienza del carburante sia ripulì le emissioni di scarico. Il risultato numerico fu netto: economia di carburante combinata 57,6 mpg, emissioni di CO2 104 g/km. Sul fronte ingegneristico, il design del ciclo Atkinson aveva aumentato l'efficienza termica; la bassa potenza del motore a benzina era compensata dal motore elettrico. Anche per l'IEEE il veicolo fu registrato come un punto di svolta che contribuì alla riduzione delle emissioni di CO2 e all'attenuazione dell'esaurimento del petrolio.
Le batterie NiMH maturarono
Il problema fatale del 1900 era il peso; nel 1997 questo problema era stato in gran parte risolto. Honda Insight di prima generazione (1999–2006), come liftback tre porte a due posti con nikkel-metal idruro (NiMH) da 144 volt pacca batteria e Unità di Controllo Energetico Elettronico. Nello stesso periodo del lancio della Prius, anche l'Insida si basò sulla maturazione della tecnologia NiMH. Al posto dell'eredità di 1,8 tonnellate del piombo-acido, era arrivata una chimica in grado di trasportare in peso ragionevole il fabbisogno energetico di un'automobile. La stessa idea degli anni '900, ma ora con un serbatoio di energia che poteva finalmente trasportare.
La normativa sulle emissioni forzò il mercato
Le regole sulle emissioni sempre più stringenti trasformarono l'efficienza del carburante da opzione a obbligo per i produttori. L'ibrido era l'unica risposta tecnologica all'intersezione di queste tre forze - e, a differenza di 80 anni prima, stavolta il muro economico era crollato.
I Prossimi Passi: L'Era del Litio-Ione e dell'Ibrido Plug-in
La base gettata dalla prima ondata ibrida accelerò. Sul fronte delle batterie nel 1998 la Nissan Altra EV fu la prima auto commerciale a usare una batteria al litio-ione. L'idoneità del litio-ione all'uso automobilistico e la crescente normativa sulle emissioni ravvivarono in modo duraturo l'interesse verso i sistemi di trazione elettrica. Nel 2010 la Chevy Volt fu lanciata come primo ibrido plug-in commercialmente vendibile e il lato batterie beneficiò delle tecnologie sviluppate dal ministero dell'energia. Lo stesso anno Porsche, con la Cayenne S Hybrid avviò la sua transizione verso l'elettromobilità; la Panamera S E-Hybrid del 2015 fu invece la prima ibrida plug-in al mondo nel suo segmento, offrendo 36 km di autonomia elettrica.
La simmetria di questa evoluzione è sorprendente. Il principio della serie ibrida ideato da Ferdinand Porsche nel 1900 funziona ancora oggi con la stessa logica nelle varianti plug-in e persino nelle locomotive ferroviarie. L'idea non è mai invecchiata; è semplicemente andata una volta incontro a un'economia sfavorevole e una volta a una situazione finalmente favorevole.
La Tecnologia Non Vince, Vince l'Equazione
Gli 80 anni di silenzio dell'ibrido costituiscono uno degli esperimenti di controllo più puliti della storia dell'automotive. La stessa idea, con una simile qualità ingegneristica, è stata provata in due epoche diverse: nel 1900 un sistema che funzionava come un gioiello fu cancellato dal mercato per via della benzina a basso costo, dell'assenza di una rete elettrica e della pressione delle economie di scala. Nel 1997 la stessa idea si trasformò in un successo commerciale grazie alla preoccupazione strategica creata dalle crisi petrolifere, al rigidezza crescente delle norme sulle emissioni e alla maturità della batteria NiMH. L'unica cosa cambiata non era la tecnologia in sé; a cambiare era l'equazione economica che circondava l'idea. Occorre non dimenticare questa lezione, raramente ricordata nell'ingegneria automobilistica: una buona soluzione non si limita a risolvere il problema, deve anche ripagarsi risolvendolo.
Fonti
- Lohner–Porsche
- La storia di Porsche inizia con l'elettrico
- Come la Prius risale alla sua linea a un'automobile del 1900...
- L'automobile elettrica Lohner Porsche
- La prima Porsche: un'automobile elettrica del 1898? Ecco...
- Lo sviluppo della Prius e la strategia ibrida - Toyota Global
- Milestone: Toyota Prius - ETHW
- Storia della Toyota Prius - Toyota UK Magazine
- La storia dietro la nascita della Prius, Parte 2 - Toyota Global
- Honda Insight -- Introduzione - Honda News
- Honda Insight
- La storia dell'automobile elettrica - energy.gov
- Capire la tecnologia "fallita"
- Fact check: veicoli elettrici nei primi anni del 1900 - USA Today
- I veicoli elettrici vendevano più delle auto a benzina 100 anni fa
- Una breve storia delle automobili ibride
- Qual è la storia delle automobili ibride?
- L'evoluzione della tecnologia delle batterie
- Ferdinand Porsche