Urb-e 4.0, la city car ENEA ibrida a idrogeno, alla fiera per la mobilità sostenibile H2R

Si chiama Urb-e 4.0 l’ultimo prototipo di vettura ibrida messo a punto in casa ENEA che verrà presentato nello stand 81 del padiglione B7 a “H2R - Mobility for sustainability”, l’appuntamento di riferimento per la mobilità intelligente e integrata che si svolgerà a Rimini dal 7 al 10 novembre nella cornice di Ecomondo.

La motorizzazione originale di Urb-e era stata inizialmente concepita come ibrido con trazione esclusivamente elettrica, generatore a bordo e sistema di accumulo elettrico, un modello semplice che potesse essere anche un banco di prova per lo sviluppo delle future strategie di gestione del motogeneratore (termico) e dell’accumulo elettrico.

Il prototipo è infatti diventato il punto di partenza per ottimizzare altri tipi di motorizzazione. Urb-e 4.0 rappresenta l’ultima generazione (la quarta): da ibrido a benzina si è trasformata in elettrico puro con batterie al piombo e supercondensatori, poi ancora in elettrico puro con batterie litio-ione e infine la vettura si è evoluta in un ibrido a idrogeno con fuel cell.

Urb-e 4.0 oggi può contare su una batteria che viene ricaricata, durante le soste, da una piccolissima cella a combustibile della potenza di 1 kW, in grado di produrre energia elettrica grazie all’idrogeno contenuto in due bombole da 10 litri. I tempi di ricarica non superano le 4 ore, a macchina in sosta. Quando l’idrogeno si esaurisce, le bombole possono essere sostituite con bombole cariche, acquistabili magari presso una stazione di servizio o una specifica area attrezzata. In questo modo diventa possibile usare l’auto elettrica pur non avendo a disposizione un garage e tempi mediamente lunghi per la ricarica. È in corso di sviluppo una modifica al software di gestione che consentirà alla cella a combustibile, nella marcia a velocità costante, di alimentare direttamente il motore elettrico di trazione, evitando così perdite in batteria e consentendo un recupero di efficienza dell’ordine del 20%.

Questo veicolo ad alta prestazione risponde all’esigenza fortemente sentita di realizzare un powertrain elettrico che sia indipendente dalla disponibilità di un punto di ricarica in un garage o in un parcheggio custodito per la ricarica notturna o durante l’orario di lavoro, come avviene per le auto a ricarica plug-in. Non sempre in città queste condizioni possono essere facilmente garantite, e questo impedisce a molti l’accesso alla mobilità elettrica. In una versione in fase di sviluppo, Urb-e 4.0 testerà un sistema di ricarica wireless di tipo dinamico, appositamente sviluppato per aumentare non solo la facilità di ricarica ma anche la sicurezza delle operazioni, vista l’assenza di punti di contatto tra auto e rete elettrica.

Urbe 4.0, citycar da città a zero emissioni, tenta di risolvere il problema della ricarica e della poca autonomia, fattori che da sempre rallentano la diffusione delle auto elettriche e ibride. Ha fornito una risposta a questi limiti, superando sia l’elettrico puro (che sconta il limite del rapporto peso/capacità, per cui le batterie più garantiscono autonomia più sono grandi e pesanti fino ad arrivare a un punto per cui diventa controproducente avere una batteria di grande capacità perché il suo peso consuma l'autonomia della stessa) che l’idrogeno puro (più costoso), proponendo invece un mix delle due tecnologie. La cella a idrogeno garantisce autonomia senza un aumento rilevante di peso del sistema perché la batteria può essere di piccola taglia.

La Urban easy, che è un banco prova pensato per uso esclusivamente urbano e che può viaggiare a una velocità massima di 80 km/h, ha un’autonomia di circa 70 km, utilizzando tutto l’idrogeno (0,3 kg) delle 2 bombole (sul prototipo al momento è istallata una sola bombola). Se poi è possibile anche una ricarica dalla rete della batteria (che è provvista di caricabatteria), l’autonomia sale ad oltre 100 km. “Attualmente in Italia non esiste una vera e propria distribuzione al dettaglio delle bombole, ma si tratta di una commercializzazione assolutamente fattibile, come già avviene negli Stati Uniti dove oltre 6mila muletti elevatori utilizzati nei supermercati hanno adottato questo tipo di propulsione”, spiega Giovanni Pede, responsabile del laboratorio ENEA “Sistemi e tecnologie per la mobilità e l’accumulo”.

Quanto costa un pieno ibrido per Urb-e 4.0? Per avere una stima precisa dei costi e immaginando di poter effettuare anche una ricarica della batteria alla rete, si deve calcolare la spesa per i 4 kWh di elettricità necessari per la carica iniziale della batteria (circa 1 euro), aggiungere a questa cifra il costo di 0,3 kg di idrogeno che, considerando i prezzi attuali di € 9,50/kg, sarebbe di circa 3 euro. Quindi riassumendo, percorrere 130 Km con Urb-e 4.0 costerebbe circa 4 euro.

Con i suoi consumi contenuti, a cui si aggiunge il beneficio del ridotto impatto ambientale per quanto riguarda le polveri sottili e gli ossidi di azoto che una cella a combustibile alimentata a idrogeno non emette, Urb-e 4.0 raccoglie una delle sfide più rilevanti sotto il profilo dello sviluppo sostenibile e tecnologico in tema di mobilità.

Per maggiori informazioni:

Giovanni Pede, responsabile del laboratorio ENEA Sistemi e tecnologie per la mobilità e l’accumulo giovanni.pede@enea.it

Stephen McPhail, laboratorio ENEA Sviluppo processi chimici e termofluidodinamici per l’energia stephen.mcphail@enea.it