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E' l'idrogeno il segreto della Mercedes?

E' notizia di questi giorni, che, secondo indiscrezioni la nuova Power Unit Mercedes sarebbe in gradi erogare una potenza superiore di oltre 50 CV rispetto a quella usata nella scorsa stagione. 

Le domanda immediate che sorgono sono, "da dove deriva questa potenza?" "Come è possibile riuscire ad avere un incremento di potenza del genere con tutte le limitazioni che il regolamento tecnico impone soprattutto nel consumo di carburante?"

Pubblichiamo con molto piacere una lettera che ci è giunta da un nostro lettore, Rosario Zorzi, che è riuscito a dare una spiegazione plausibile, nonché scientifica.

Ecco la lettera:

Sono rimasto colpito dai tanti rumors attorno agli sviluppi della Power Unit Mercedes per il 2015. In particolare, quello che mi ha più colpito è che la casa tedesca potrà contare su ulteriori 50-70 CV a parità di carburante imbarcato rispetto alla Power Unit 2014. Mi sembra un'enormità. Così come mi sembra un controsenso la notizia circa le maggiori necessità di smaltimento di calore della Power Unit del prossimo anno. Mi spiego meglio.

A parità di carburante come si può contemporaneamente aumentare la potenza ed il calore prodotto? Solo un drastico miglioramento della combustione, recuperando idrocarburi altrimenti incombusti, potrebbe permettere ciò. Ma stiamo parlando di un miglioramento del 7-8% sulla potenza fornita dal motore endotermico (ICE) del 2014. 

Esiste questo margine dal perfezionamento convenzionale della combustione? Tutto questo miglioramento in un solo step evolutivo?
Mi aspettavo una Power Unit Mercedes sì più evoluta, ma anche più vicina al limite di plafonamento, In termini percentuali mi aspettavo in prospettiva un riavvicinamento tra i motoristi concorrenti, invece sembra che non sarà così.

Oltretutto sembra che (FONTE SportBild), la Stella a tre punte, si sarebbe decisa ad aprire al dialogo, dicendosi pronta a fornire il proprio sistema ibrido, completo di tutto l’ERS. Evidentemente non considera il proprio sistema ibrido quale maggior responsabile della straordinaria superiorità dimostrata nel 2014 e quindi strategico per il futuro.


C'è qualche cosa che non mi torna. A questo punto bisogna comprendere meglio, un probabile, grosso segreto che sta all'interno della camere di combustione della Power Unit Mercedes.  Sono tentato di abbracciare tout court la tesi dell'ing. Benzing circa il flussometro truccato attraverso la manipolazione del parametro densità, ma poi penso: "E' troppo semplice!"

Sarebbe solo una battaglia politica senza alcun contenuto tecnico da "combattere" tra tecnocrati della FIA e  i"potenti" delle varie scuderie. E tutto il nervosismo di Ecclestone? Non avrebbe lui in mano il comando per concedere più o meno carburante a questa o quella scuderia rendendo il campionato incerto fino alla fine? Se fosse veramente così Ferrari e Renault avrebbero un'arma micidiale da brandire nei gruppi di discussione dei Motoristi piuttosto che cercare di imporre lo sviluppo libero. Di contro non avrebbe alcun senso dire che le Power Unit Renault e Ferrari sono inadeguate rispetto alla prorompente potenza ed efficienza della PU tedesca.  Perchè rimuovere Marmorini dalla Direzione Motori Ferrari o richiamare Abiteboul e Mario Illien alla Renault se non ci fosse la convinzione di inferiorità tecnica?

D'altronde i calcoli parlano chiaro; per erogare la potenza installata calcolata la PU Mercedes dovrebbe consumare di più.  Peraltro ciò coincide con la possibilità del motore termico Mercedes di girare a 13.000 giri contro i 12.000 della concorrenza senza accusare consumi eccessivi.

Io però penso ci sia dell'altro! Ci deve essere qualche parametro che sino ad ora non è stato ancora preso in considerazione. Ho pensato e ripensato leggendo e rileggendo il regolamento tecnico e.....ritengo di aver trovato un buco regolamentare nell'attuale regolamento di Formula 1 che potrebbe essere usato per potenziare significativamente le Power Unit attuali.

Come si può aggirare il regolamento ovvero, come si dice oggi, come può essere interpretato in modo più "creativo"?


In particolare l'articolo 5.14.2 del regolamento tecnico recita: 
5.14.2 Other than engine sump breather gases, exhaust gas recirculation, and fuel for the normal purpose of combustion in the engine, the spraying of any substance into the engine intake air is forbidden.
Quindi non è possibile additivare il motore con spray di sostanze esterne quali acqua, perossido etc.. ma, eventuali sostanze provenienti da "engine sump breather gases" sarebbero considerate regolari. Ok, ma quali sostanze e come si possono trovare nel carter/serbatoio dell'olio? Ebbene, se esiste un piccolo universo non sfiorato dagli artigli regolamentari quello è proprio il settore della lubrificazione.  Il Regolamento, contrariamente al carburante, normato secondo regole internazionali ben precise, non include alcun articolo circa la composizione dei liquidi lubrificanti.

Ora, l'idea (non per forza verità!) è questa:

Ipotesi di additivazione ad idrogeno per le PU di F1

Nei primi anni settanta il Jet Propulsion Laboratory della NASA ha pubblicato una serie di articoli sui benefici dell'aggiunta di idrogeno nella combustione di idrocarburi in motori termici convenzionali. E', a mio avviso, possibile realizzare un lubrificante contenente molecole che, all'interno del motore termico opportunamente dotato di elemento catalizzatore, attraverso un processo di reforming catalitico, rilasci idrogeno. Da notare che il processo di reforming catalitico è fortemente endotermico, quindi, qualora impiegato, assorbirebbe calore all'interno del motore termico aiutando il raffreddamento complessivo.

Ho chiesto all'ing. Benzing, per confermare alcune mie idee, un grafico riepilogativo della "potenza installata" rispettivamente di Mercedes, Williams, Force India e della McLaren nell'arco del campionato. E guarda un po: sorpresa. I motori mercedes Petronas, lubrificati sempre dalla casa malese, risultano essere più prestanti dei tedeschi lubrificati Mobil (carburante Esso) a parità di sistema ibrido.

Sarà un caso?

A motore freddo l'idrogeno sarebbe conservato in maniera stabile nel lubrificante ovvero nell'idruro metallico o nella struttura in carbonio; a motore caldo, viceversa, l'idrogeno verrebbe rilasciato e fluirebbe dal carter al sopracitato "engine sump breather gases". Da questo, proseguirebbe al compressore seguendo il percorso previsto dal regolamento.

L'opportuno dosaggio dell'idrogeno prodotto, sarebbe realizzato attraverso un'opportuna elettrovalvola come la valvola Moog o servovalvola nozzle-flapper (a cerniera) in ingresso al compressore. Da notare che in questa configurazione la separazione del Compressore dalla turbina si renderebbe quasi necessaria al fine di limitare al massimo i rischi di auto-innesco dell'idrogeno.
Questa additivazione (viste le contenute quantità di idrogeno necessarie rispetto al volume di carburante) permetterebbe di migliorare la combustione eliminando praticamente gli idrocarburi incombusti, e di aumentare virtualmente il numero di ottani del carburante. Quindi la Mercedes (cosi come la Williams) potrebbero ricorrere a miscele più magre, potrebbero aumentare la velocità di propagazione di fiamma e la pressione di sovralimentazione minimizzando i rischi di detonazioni catastrofiche per l'unità termica da cui minori consumi e, inoltre, avrebbero maggiore potenza a disposizione a parità di carburante imbarcato (e, forse, anche maggior calore da dissipare visto l'uso di miscele magre).

In poche parole: migliore efficienza complessiva dell'unità termica tedesca accoppiata a lubrificanti malesi.

Da notare che Mercedes dispone ampiamente del Know-How necessario (dispone anche di brevetti legati a queste soluzioni):

"Mercedes-Benz has awarded its fourth BlueEFFICIENCY award to HyGear for its small-scale natural-gas-fed hydrogen generation system. The BlueEFFICIENCY award credits innovations in sustainable mobility. HyGear’s system creates hydrogen vehicle fuel via the steam reformation of natural gas from the grid on site and on demand in a downscaled version of the industrial process that creates most of the world’s hydrogen at present. HyGear claims that its downscaled process does not incur a loss in efficiency." (fonte fuelcelltoday.com di giugno 2013)

Considerate che la casa tedesca ha iniziato la ricerca e le sperimentazioni necessarie nel campo dello stoccaggio, reforming e utilizzo dell'idrogeno sui propri motori termici per vetture stradali attorno all'inizio dello scorso decennio.

E' questo il vero o più importante segreto delle Power Unit di F1 attualmente più efficiente e prestante? 


Download brevetto Mercedes -Benz

Cristiano Sponton

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