Porsche porterà al Nurburgring un’auto con motore a combustione di idrogeno

Porsche ha recentemente condotto uno studio completamente digitale del potenziale dei motori a combustione di idrogeno, concentrandosi su quanto sarebbero efficaci sul circuito del Nurburgring.

Ora, è importante notare che non stiamo parlando di veicoli a celle a combustibile come le Toyota Mirai e Hyundai Nexo. Questi veicoli utilizzano l’idrogeno come parte di una reazione chimica, che crea elettricità e alimenta un motore elettrico. Un motore a combustione di idrogeno si attiene agli stessi principi della combustione interna. Invece di utilizzare benzina o diesel per il processo di combustione, un motore a combustione a idrogeno utilizza una miscela di ossigeno e idrogeno.

Porsche ha esaminato i motori ICE a idrogeno disponibili e ha scoperto che sono utilizzati principalmente nei veicoli commerciali e hanno una potenza specifica relativamente bassa. “Per il settore delle autovetture, questo è insufficiente“, afferma Vincenzo Bevilacqua, Senior Expert Engine Simulation presso Porsche Engineering.

“Abbiamo quindi sviluppato un motore a combustione di idrogeno che mira a eguagliare la potenza e la coppia degli attuali motori a benzina ad alte prestazioni come studio concettuale“, ha affermato Bevilacqua.

Lo sviluppo della Porsche ad idrogeno

Porsche ha scelto il suo attuale motore a benzina V8 biturbo da 4,4 litri. Non è un motore della gamma attuale di Porsche, poiché tutti i modelli V8 come Cayenne e Panamera si basano su un motore V8 biturbo da 4,0 litri. Invece, questo motore è un set di dati digitali, a cui Porsche potrebbe facilmente apportare le modifiche necessarie per il ciclo di combustione dell’idrogeno. Il 4.4 litri V8 digitale ha un rapporto di compressione più elevato e un ciclo di combustione adattato all’idrogeno, ma il problema più grande era il turbocompressore.

“Per una combustione pulita dell’idrogeno, i turbocompressori devono, da un lato, fornire circa il doppio della massa d’aria rispetto ai motori a benzina. D’altro canto, tuttavia, le temperature più basse dei gas di scarico provocano una mancanza di energia per la loro propulsione lato scarico“, spiega Bevilacqua.

Era chiaro che una configurazione convenzionale del turbocompressore era fuori questione, quindi gli ingegneri Porsche hanno escogitato quattro possibili soluzioni, incorporando idee prese in prestito dal motorsport. Tutte le soluzioni consistevano in turbocompressori ad assistenza elettrica combinati con valvole di controllo aggiuntive nel sistema pneumatico o compressori azionati elettricamente. I turbocompressori ad assistenza elettrica non sono nuovi, ma solo ora stanno iniziando a filtrare nelle auto di serie come la Mercedes-AMG C43.

“Per lo studio del motore in questione, il team di sviluppo ha selezionato un sistema di turbocompressione con compressori back-to-back. La particolarità di questo progetto è la disposizione coassiale di due stadi del compressore, che sono azionati dalla turbina o dal motore elettrico di supporto mediante un albero comune. L’aria di processo scorre attraverso il primo compressore, viene raffreddata nell’intercooler e quindi ricompressa nel secondo stadio“, spiega Bevilacqua.

Porsche è arrivata a una potenza di 590 cavalli, che si dice sia la stessa potenza ottenuta con il motore a benzina originale. Sospettiamo che Porsche si riferisca al 4,0 litri biturbo utilizzato nella Panamera Turbo S, poiché produce 620 CV. I 400 cc aggiuntivi probabilmente derivano dalla ricerca del punto debole per il processo di combustione dell’idrogeno.

Il veicolo ha corso un giro del Nurburgring utilizzando una rappresentazione basata su computer e ha completato un giro in otto minuti e 20 secondi. Lo ha fatto senza rilasciare idrocarburi, monossido di carbonio o particelle. Rilasciava ancora ossidi di azoto, quindi Porsche ha ricalibrato la strategia operativa del motore per la combustione più pulita possibile.

“Come si è scoperto, le emissioni di ossido di azoto sono ben al di sotto dei limiti fissati dalla norma Euro 7 attualmente in discussione e sono vicine allo zero sull’intera mappa del motore“, ha affermato Matthias Boger, Specialist Engineer Engine Simulation presso Porsche Engineering.

Porsche afferma che è improbabile che questo motore a idrogeno entri in produzione nella sua forma attuale, ma questo non è mai stato l’obiettivo del progetto. “Lo studio ci ha permesso di ottenere preziose informazioni sullo sviluppo di motori a idrogeno ad alte prestazioni e di aggiungere modelli e metodi specifici per l’idrogeno alla nostra metodologia di simulazione virtuale“, spiega Bevilacqua. “Con questo know-how, siamo pronti a gestire in modo efficiente i futuri progetti dei clienti“.