FCA sviluppa un nuovo motore a etanolo ad alta efficienza. L’etanolo verrà scomposto per ottenere idrogeno

40 anni dopo aver lanciato la prima vettura alimentata a etanolo, FCA sta lavorando all’ultima evoluzione di questa tecnologia per il mercato brasiliano.

A luglio del 2019 Fiat ha celebrato un traguardo storico in Brasile: il 40° anniversario del lancio della prima vettura al mondo alimentata a etanolo. Il 2019 ha anche segnato da parte dell’azienda un rinnovato impegno allo sviluppo di nuove tecnologie per il futuro della mobilità e del biocarburante, che in Brasile è derivato dalla canna da zucchero.

“L’etanolo è stato, è ancora e sarà sempre importante per FCA. È strategico per l’azienda e gioca un ruolo molto rilevante nella riduzione delle emissioni di gas serra”, ha affermato João Irineu Medeiros, direttore dell’ente Vehicle Safety & Regulatory Compliance di FCA per l’America Latina. “Abbiamo cominciato quarant’anni fa con un sistema con carburatore, e oggi stiamo lavorando sullo sviluppo di un sistema con turbocompressore, sull’iniezione diretta e su molte altre alternative che verranno incorporate nei motori alimentati a etanolo per migliorarne le prestazioni rispetto ai motori alimentati a benzina”, prosegue Medeiros, confermando l’importanza del carburante derivato dalla canna da zucchero per i nuovi motori che FCA sta sviluppando per il mercato brasiliano. Nel 2018 in Brasile sono stati consumati 38,3 miliardi di litri di benzina e 19,4 miliardi di litri di etanolo, e la quota di biocarburante nella matrice energetica è destinata a crescere.

FCA è stata pioniera nella produzione in serie di vetture alimentate ad etanolo. Ha infatti iniziato a sviluppare una versione ad etanolo della Fiat 147 nel 1976. Non a caso, quello stesso anno la Fiat 147 a benzina venne lanciata in Brasile al Salone di San Paolo, e accanto al modello a benzina Fiat presentò anche un prototipo della versione a etanolo della 147 che era già stato testato per decine di migliaia di chilometri.

Nel 1978 Fiat sviluppò un nuovo motore da 1.3 litri e 62CV con una coppia di 112 Nm che durante i collaudi si rivelò più adatto all’etanolo dell’originale motore a benzina 1050cc della 147. A settembre dello stesso anno, una Fiat 147 alimentata interamente a etanolo ed equipaggiata con il nuovo motore da 1.3 litri completò quello che sarebbe diventato il collaudo definitivo per il primo motore a biocarburante in Brasile: un percorso di 6.800 chilometri in 12 giorni attraverso il paese, con una media di oltre 500 chilometri al giorno e con variazioni di temperatura di oltre 30 gradi. La Fiat 147 a etanolo, la prima vettura al mondo alimentata con questo carburante e prodotta in serie, venne lanciata il 5 luglio del 1979.

Lo sviluppo del motore a etanolo non fu un’impresa semplice e lungo il percorso si dovettero superare molte sfide tecniche. Dato che l’uso di un carburante derivato dalla canna da zucchero era una novità, molte componenti dovevano essere adattate rapidamente e i produttori avevano la necessità di trovare soluzioni innovative. L’evoluzione del sistema a iniezione, ad esempio, migliorò la miscelazione di aria e carburante nel motore. Ne risultò un aumento significativo delle prestazioni, e al contempo una riduzione dei consumi.

Le conoscenze ingegneristiche acquisite in Brasile grazie allo sviluppo dei motori a etanolo si sono rivelate estremamente preziose nell’era del biocarburante nel primo decennio del 21° secolo. Infatti un’azienda di proprietà di Magneti Marelli (al tempo parte del Gruppo Fiat) sviluppò la tecnologia Flexfuel e, insieme a Fiat, lanciò i motori Flex 1.0 per la Mille Fire, la Palio Fire e la Siena Fire. “Nel 2005 i nostri concorrenti avevano opzioni bi-fuel solo per i motori con cilindrata più alta. Siamo stati i primi a operare su vetture di gamma inferiore”, ricorda Ronaldo Ávila, supervisore dell’ente Product Engineering di FCA.

L’etanolo è strategico per il Brasile, non soltanto per poter rispettare i severi standard internazionali in fatto di emissioni di CO2, ma anche per poter sfruttare le risorse di canna da zucchero del paese e fare leva sugli investimenti effettuati per sviluppare questa tecnologia negli ultimi quarant’anni. “L’etanolo è strategico nell’evoluzione di una mobilità ecologica”, afferma Medeiros.

Si parla molto dell’elettrificazione come soluzione al problema delle emissioni prodotte dalle vetture, ma anche l’elettricità genera emissioni durante il processo di produzione. Per avere dei benefici reali dall’elettrificazione delle vetture, i paesi devono avere delle matrici energetiche pulite. Dopotutto, che senso ha limitarsi a trasferire le emissioni dei veicoli verso centrali alimentate a petrolio o carbone?

È in questo che l’uso dell’etanolo rappresenta il vantaggio maggiore, secondo Medeiros. “In un’ottica ‘well-to-wheel’ ovvero prendendo in considerazione l’intero processo, dalla produzione al consumo del carburante, l’etanolo è estremamente efficiente dal punto di vista delle emissioni. Questo perché l’80% della CO2 emessa durante la trasformazione della canna da zucchero in etanolo e la successiva combustione del carburante viene assorbita durante il ciclo di sviluppo della pianta”, spiega Medeiros.

Questi vantaggi saranno sempre maggiori grazie alle nuove tecnologie per incrementare il valore energetico dei biocarburanti e l’efficienza dei motori, tecnologie che sono già in via di sviluppo. “La filiera agro-energetica è focalizzata su una più efficiente produzione dei carburanti con una fornitura stabile e prevedibile. Il settore automobilistico, ed FCA in particolare, sono impegnati a migliorare l’efficienza energetica della combustione dell’etanolo”, afferma Medeiros.

Fiat ha fatto da pioniere per la produzione in serie di vetture alimentate a etanolo in Brasile e nel mondo. Ha anche spinto verso l’evoluzione e l’uso di questo biocarburante, grazie all’introduzione della tecnologia Flexfuel. Ora FCA si prepara a una nuova svolta dal punto di vista tecnologico: la costruzione di un nuovo motore turbo a etanolo ad alta efficienza.

L’installazione di una linea di produzione di motori turbo GSE nello stabilimento Fiat di Betim (Minas Gerais, Brasile) sarà il trampolino di lancio per accelerare lo sviluppo di un rivoluzionario sistema di propulsione, attualmente denominato E4.

Il direttore della sezione Powertrain di FCA per l’America Latina, Aldo Marangoni, spiega che per questo progetto l’azienda sfrutterà molte tecnologie innovative e brevettate. “Questo è un progetto sperimentale per espandere e migliorare le nostre conoscenze sul potenziale del biocarburante. I risultati già ottenuti sono davvero entusiasmanti”, dice Marangoni.

L’uso dell’etanolo nella matrice dell’energia propulsiva è un vantaggio competitivo per il Brasile, che possiede la tecnologia e le condizioni climatiche ideali per la sua produzione dalla canna da zucchero, così come una rete di distribuzione dei carburanti altamente efficiente. L’etanolo è un’alternativa compatibile con gli obiettivi di riduzione di CO2 della sua flotta, dato che gran parte della CO2 emessa in atmosfera durante la combustione viene catturata durante il processo di crescita della pianta di canna da zucchero durante la fotosintesi. Questo contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas serra in un’ottica che prende in considerazione l’intero processo.

Attualmente la benzina è in grado di offrire circa il 30% di energia in più rispetto all’etanolo. FCA sta lavorando sulla riduzione di questo divario con l’applicazione di nuovi concetti e nuove tecnologie, alcune delle quali sono state già brevettate. Le prime aree in cui ci sono stati miglioramenti nell’evoluzione dei processi dell’etanolo sono: calibrazione, partenza a freddo e rapporto aria-carburante. Grazie a questi progressi l’etanolo continuerà ad assumere una rilevanza sempre maggiore e diventerà tra i carburanti un’alternativa più strategica per l’evoluzione di una mobilità ecologica.

La riduzione della quantità di acqua nel carburante, così come l’introduzione di etanolo di seconda generazione, rappresenteranno la seconda fase. In seguito, iniezione diretta, sovralimentazione e miglioramenti nella termodinamica giocheranno un ruolo di primo piano nei nuovi motori a etanolo ad alta efficienza di FCA. Anche i veicoli ibridi e ibridi plug-in saranno decisivi per l’evoluzione dell’etanolo, dato che prevediamo che derivati della canna da zucchero verranno utilizzati nelle celle a combustibile, e che l’etanolo verrà scomposto per ottenere idrogeno.