L’ottobre del 2022 ha rappresentato una svolta nell’ambito del panorama automobilistico europeo. Obiettivo? La diminuzione dell’inquinamento atmosferico. Vediamo la questione con il dottor Graziano Natalini, presidente del Salento Racing Team e Francesco De Cataldo, Electrical Technical Leader della stessa associazione studentesca dell’Università del Salento.
Il sistema automobilistico ha bisogno di cambiamento
Ormai da anni l’UE (Unione Europea) si trova a fronteggiare una problematica assai complessa in termini economici e ambientali:
- la diminuzione dell’inquinamento atmosferico.
Questo aspetto ha coinvolto in modo preponderante il settore dei trasporti, responsabile di più di un quinto delle emissioni di gas serra nell’UE.
Il Parlamento, il Consiglio e la Commissione europea si sono fatti carico di tale questione, promulgando un pacchetto di riforme e regolamenti economico-sociali, conosciuto come Fit for 55.
Entro il 2023 le emissioni di gas serra dovranno essere ridotte almeno del 55%.
Si tratta di un anno-chiave, dal momento che rappresenta un vero e proprio phase out dei veicoli endotermici per il trasporto su strada.
L’obiettivo finale sarà quello di ottenere un settore dei trasporti completamente a emissioni 0 entro il 2050.
Intervista al Salento Racing Team
Vale la pena affrontare questo tema con chi si troverà nel pieno di questa trasformazione epocale e, addirittura, ne sarà il responsabile dal punto di vista professionale, contribuendo attivamente alla metamorfosi del settore automobilistico. Analizziamo più approfonditamente la questione con il dottor Graziano Natalini, presidente del Salento Racing Team e Francesco De Cataldo, Electric Technical Leader della stessa associazione studentesca dell’Università del Salento.
Ciao Graziano, presentaci la realtà di cui fai parte. Cos’è il Salento Racing Team e su quale concept si fonda?
Il Salento Racing Team nasce nel 2005 come percorso extracurriculare e si costituisce nel 2018 come Associazione Universitaria Sportiva.
Nei suoi 18 anni di attività SRT ha progettato, realizzato, assemblato e fatto competere 9 monoposto da Formula SAE (Society of Automotive Engineers), gareggiando nei migliori campionati europei.
Attualmente conta un organico eterogeneo di circa 40 membri, tutti studenti dell’Università del Salento distribuiti tra le facoltà di Ingegneria ed Economia.
L’organizzazione del team è basata secondo una gerarchia meritocratica che vede impegnati il Presidente ed il Team Leader nella gestione dei rapporti con l’Università e con le aziende Partner di progetto.
I due Technical Leader, referenti ognuno di un progetto tra vettura combustion e monoposto elettrica, i capigruppo, responsabili di uno specifico settore di produzione della vettura ed infine i membri.
I progetti seguono entrambi un diagramma di Gantt secondo logica waterfall per il rispetto delle tempistiche e l’organizzazione delle attività.
Nel 2023 SRT ha partecipato alla competizione di Formula SAE Italy con due diversi progetti:
- C-SRT, in rappresentanza del team a combustione interna
- E-SRT, rappresentativa del reparto a propulsione elettrica.
Approfondiamo un po’ di più i vostri due progetti: da cosa nascono la vettura a combustione e quella a propulsione elettrica?
L’impegno e la determinazione dei membri del Team hanno consegnato di fronte alla giuria di Formula SAE Italy due progetti estremamente competitivi:
- C-SRT23, in arte Phoenix in quanto rinata dalle ceneri del progetto 2018, quasi arenato a causa della pandemia.
- E-SRT324, prototipo progettuale della prima vettura a propulsione elettrica targata Unisalento, intitolato alla divinità romana della saggezza, dell’ingegno e della lealtà, Minerva.
Quest’ultimo, rappresentando un settore di mercato in forte crescita, gode dell’interesse da parte di numerose realtà imprenditoriali di caratura nazionale ed internazionale.
Infatti, il main Sponsor di progetto è una multinazionale impegnata in ambito automotive, tra i leader del mercato mondiale.
La promessa elettrica mantiene altissime le aspettative all’interno del Salento Racing Team grazie agli eccellenti risultati conseguiti durante la competizione svoltasi a Varano de’ Melegari, ossia il secondo posto al Business Plan, il quarto posto al Cost Event ed il quinto posto al Design Event. Per quanto riguarda Phoenix, la nostra vettura a combustione ha superato tutte le ispezioni tecniche in una competizione, quella di FSAE23, particolarmente severa. Infatti, solo quindici vetture su sessanta partecipanti hanno preso parte alla prova di Endurance, ultimo test dinamico per verificare l’affidabilità e la durata delle monoposto. Attualmente il Team affronta una fase di ricambio generazionale in cui diversi capigruppo sono cambiati ed il progetto elettrico è stato affidato a Francesco De Cataldo, al terzo anno all’interno della squadra dopo un anno come membro del gruppo Electric ed uno come capogruppo dello stesso.
E-SRT324
Phoenix durante la prova di Endurance presso l’autodromo Riccardo Paletti, Varano de’ Melegari.
Francesco, qual è lo step 0 per costruire una macchina elettrica e quali sono i principali elementi costitutivi che la caratterizzano?
La costruzione di una macchina elettrica è un processo molto lungo e complesso, richiede una grande attenzione ai dettagli e una progettazione meticolosa.
L’intero progetto parte con la definizione degli obiettivi: va stabilito in modo certo l’utilizzo finale del veicolo, così da determinare rapidamente i requisiti di potenza necessaria, ingombri e tanti altri parametri che variano in base all’applicazione del veicolo stesso.
Una volta definite le linee guida, si dà via ad una fase di puro concept, seguita dalla vera e propria fase di progettazione in cui vengono scelti materiali ed i principali elementi costitutivi.
In particolare, si inizia con il definire il powertrain che comprende batterie, sistemi di conversione di corrente e i motori elettrici. La scelta di questi ultimi è funzionale al tipo di trazione che si vuole adoperare sul veicolo.
Si parla di:
- trazione 4×4 con motori in-wheel che garantiscono prestazioni più elevate e maggiore stabilità del veicolo;
- trazione posteriore con differenziale meccanico, più semplice da progettare.
Inoltre, ogni tipo di motore ha una tensione e una corrente di lavoro diversa per cui richiede una batteria progettata ad hoc.
Se da un lato le batterie con tecnologia Li-Ion a forma cilindrica consentono correnti e capacità elevate, dall’altro le concorrenti Li-Ion a sacchetto (Pouch Cell) garantiscono correnti più basse ma ingombri minori. Queste celle opportunamente collegate tra loro riescono a raggiungere tensioni elevate e pericolose (per questo vengono definite batterie High Voltage-HV).
È necessario, pertanto, studiare sistemi di sicurezza dai rischi elettrici per salvaguardare il pilota e il personale che si approccia a lavorare a stretto contatto con le batterie.
L’obiettivo del pacco batterie è quello di garantire in primis la sicurezza, puntando ad un corretto bilanciamento del peso e ad una ottimizzazione degli ingombri nella vettura per una facile e rapida rimozione.
Il sistema di conversione di corrente è definito Inverter, poiché ha il compito di prelevare la corrente continua dalle batterie e, in base alla richiesta di potenza da parte del pilota, modularla per convertirla in corrente alternata da fornire ai motori.
Insieme allo studio dell’inverter più appropriato al motore scelto, si progettano anche i sistemi ad esso collegati quali:
- Cooling System per garantire il raffreddamento dello stesso;
- Wiring System per garantire l’interconnessione di tutti gli apparati elettronici del veicolo.
Anche quest’ultimo viene progettato nell’ottica della sicurezza sulle tensioni e correnti utilizzate, stando molto attenti a garantire l’isolamento tra i vari sistemi.
Avendo tensioni di lavoro alte – solitamente intorno ai 600 Volt DC – è molto facile incorrere in pericoli dovuti a scariche elettriche o corto circuiti involontari. Dunque, occorre scegliere e dimensionare i singoli cavi che compongono il cablaggio della vettura, a partire dalla loro sezione fino ad arrivare al materiale isolante che li riveste.
Rispetto ad un motore termico, il veicolo elettrico richiede una grande attenzione riguardo ai rischi elettrici, ma garantisce un’efficienza molto più alta e prestazioni più elevate.
Nel 2050 il settore dei trasporti dovrà essere completamente a emissioni 0. Quali pensi possano essere le criticità o gli eventuali benefici che una trasformazione così radicale può portare nel panorama odierno dell’automotive?
Al giorno d’oggi un utente medio preferisce un’auto diesel per percorrere lunghe distanze.
Tra i motivi c’è sicuramente l’affidabilità delle veterane vetture diesel, il tempo di rifornimento breve (rifornimento in autostrada – 10 minuti) o il prezzo di acquisto più basso.
Tuttavia, equiparando le due vetture, il veicolo diesel presenta un basso rendimento energetico con un grande consumo di combustibile, mentre quello elettrico è caratterizzato da alto rendimento e basso consumo di elettricità a parità di autonomia. Lo stesso vale per la manutenzione e i costi di gestione: se per le auto diesel la manutenzione è fissa, per quelle elettriche è rara.
Ma allora perché non abbiamo già tutti una macchina elettrica?
Purtroppo, il futuro delle auto full-electric è ancora lontano, basti pensare al nodo debole della catena elettrica: la rete di distribuzione. Al giorno d’oggi il mercato delle auto elettriche ha quasi saturato i punti di ricarica disponibili nelle aree più frequentate: ciò vuol dire che in alcuni crocevia autostradali potremmo dover attendere che si liberino le stazioni di ricarica prima di poter procedere con il nostro viaggio.
Fortunatamente, questo fenomeno sta andando via via riducendosi poiché i principali colossi di fornitura elettrica stanno popolando diverse aree con un numero sempre maggiore di charging stations.
Uno scoglio da superare in prima battuta è sicuramente il prezzo da pagare per l’acquisto iniziale del mezzo.
Poiché è un mercato ancora “piccolo” rispetto a quello delle auto tradizionali, non è ancora possibile trovare un’auto elettrica a prezzi di una comune utilitaria e che abbia la stessa garanzia di funzionamento e rendimento del powertrain, anche dopo diverse centinaia di km percorsi.
Conclusioni
In conclusione, il futuro del full-electric è ancora lontano. Occorre lavorare sinergicamente sulla ricerca di nuove batterie che abbiano un impatto ambientale minore, pur garantendo la stessa autonomia. Tuttavia, con buoni incentivi, il mercato subirà una lenta ma significativa transizione verso veicoli elettrici, partendo da comuni citycar fino a coprire medie e lunghe distanze.
Spetta dunque ai Governi di tutti gli Stati membri farsi carico della questione, incentivando la popolazione all’acquisto di una vettura elettrica o a idrogeno.
La Norvegia, per esempio, si fregia di essere il più grande produttore di idrocarburi dell’Europa occidentale, eppure stima di raggiungere un parco auto completamente green entro il 2025. Già nel 2020 era stata raggiunta la quota del 10%, raddoppiata poi nel giro di tre anni.