Giornata dell’innovazione Bmw 2008: Mobilità efficiente

La strategia di sviluppo EfficientDynamics del BMW Group dimostra che un’esperienza di guida dinamica e la riduzione dei consumi di carburante e delle emissioni sono senza dubbio compatibili tra loro. Già oggi circa il 40 percento di tutte le nuove BMW e Mini vendute in Europa emettono appena 104/140 grammi di CO2 per chilometro nel ciclo misto europeo. Rispetto ai loro predecessori, offrono una riduzione dei consumi e delle emissioni di CO2 fino al 23%. Ma il BMW Group non è soddisfatto di questi risultati, per quanto eccezionali essi siano, e sta quindi lavorando per trovare innovazioni che permetteranno una ulteriore riduzione nei consumi e nelle emissioni – e l’enfasi viene posta non soltanto su caratteristiche tecniche e componenti all’interno dell’automobile stessa. Anzi, il BMW Group è convinto che la chiave per una mobilità efficiente e, di conseguenza, prolungata stia in un networking ottimizzato tra veicolo, conducente e traffico circostante.

Una strategia con un impatto ad ampio raggio
Grazie alle loro tecnologie superiori che promuovono il livello dell’efficienza sotto ogni aspetto, le auto BMW e Mini sono diventate i precursori dei rispettivi segmenti non soltanto in termini di economia nei consumi e di controllo delle emissioni, ma anche nelle prestazioni dinamiche che in effetti offrono al conducente.
A parte i motori a benzina e a gasolio, altamente efficienti in entrambi i casi, la vasta gamma di tecnologie impiegate a questo scopo comprende la funzione Auto Start Stop del motore, la rigenerazione dell’energia frenante, il servosterzo elettrico, la gestione ed il controllo di unità accessorie all’abbisogna, il controllo dei flap per l’immissione d’aria nella parte anteriore, l’indicatore dei momenti ideali per il cambio di marcia, nonché pneumatici con una minore resistenza al rotolamento.

Automobili che guardano al futuro
Gli ingegneri del BMW Group stanno lavorando su automobili che non si limitano a rispondere ai comandi del conducente, ma che guardano avanti ed agiscono in anticipo. Ciò significa che la vettura è in grado di prepararsi per un evento o per un incidente che sta per accadere entro, diciamo, pochi secondi, rispondendo così con la massima efficienza e dinamismo.

Per poter offrire questa funzione intelligente, il computer di bordo riceve una grande varietà di dati, per esempio, dal sistema di navigazione, dalla gestione elettronica del motore, dal cruise control attivo con la sua funzione radar, o dal sensore di pioggia, assicurando così una descrizione molto precisa delle condizioni in ogni dato momento. Utilizzando software sviluppato dagli ingegneri del BMW Group, queste informazioni vengono poi collegate tra di esse e raggruppate per poter anticipare eventi imminenti, come il superamento di un altro veicolo, il traffico congestionato sulla strada davanti, o l’ingresso in autostrada.

Applicando queste informazioni, il sistema di controllo attiva tutti i dispositivi ed i componenti già installati sul veicolo per regolare, per esempio, le temperature dell’olio motore e del liquido refrigerante. Se necessario, potranno essere disattivati il compressore dell’aria condizionata o il generatore oppure preparata la trasmissione automatica per un cambio previsto.

A seconda delle condizioni di guida, nel guardare avanti la vettura agisce spontaneamente per offrire la massima potenza del motore o per adoperare la strategia di gestione dell’energia previsionale, per esempio quando si avvicina ad un ingorgo o ad una lunga discesa.

Gli ingegneri del BMW Group lavorano continuamente sulla messa in atto di tali soluzioni innovative per migliorare ulteriormente la strategia di successo EfficientDynamics già attuata dalla BMW. In ogni caso, queste nuove funzioni che permettono di guardare avanti e di ottimizzare i consumi energetici danno benefici al cliente, migliorando il livello di efficienza e, allo stesso tempo, offrendo un piacere di guida ancora maggiore.

Il generatore termoelettrico: elettricità dal “calore dissipato”
Un motore a combustione interna, anche se altamente efficiente, converte soltanto un terzo circa dell’energia presente nel carburante in potenza meccanica che serve effettivamente a spingere la vettura. Il resto viene dissipato nell’ambiente sotto forma di calore. Evidentemente, qui c’è un grande potenziale per una ulteriore riduzione delle emissioni di CO2, che gli ingegneri del BMW Group stanno cercando di sfruttare grazie a nuovi concetti e nuove soluzioni.
La generazione di elettricità nel veicolo a motore è una catena di processi soggetta a perdite significative, semplicemente perché l’energia chimica contenuta nel carburante viene prima convertita in energia meccanica e poi, tramite un generatore, in elettricità.

Ora gli ingegneri del BMW Group stanno lavorando su una tecnologia in grado di convertire l’energia termica contenuta nei gas di scarico direttamente in energia elettrica. Il processo termoelettrico di recupero dell’energia e di generazione di elettricità per mezzo di elementi semiconduttori è stato già usato per decenni dalla NASA, l’ente spaziale americano, in sonde spedite nello spazio. Fino ad appena pochi anni fa, tuttavia, tali generatori termoelettrici (TEG) non erano idonei per l’utilizzo in automobili a causa del loro basso livello di efficienza. Ma dal momento che negli ultimi anni sono stati fatti progressi significativi nella ricerca sui materiali, le prestazioni e la resa di tali moduli sono cresciute in modo rilevante.

Per generare l’energia elettrica nel veicolo, un generatore termoelettrico viene integrato nel collettore di scarico. Ma l’elettricità che un tale sistema può generare è ancora relativamente poca ed arriva ad un massimo di 200 W, rapidi progressi nella ricerca sui materiali consentono già di raggiungere l’obiettivo ambizioso di 1.000 W: una possibilità realistica e senz’altro fattibile.

Questo sistema di rigenerazione dell’energia offre anche ulteriori benefici, come, ad esempio, fornire al motore o all’impianto di riscaldamento un riscaldamento supplementare al momento dell’accensione del motore a freddo. Quindi, il generatore termoelettrico è un partner ideale per la rigenerazione dell’energia frenante, una delle caratteristiche di BMW EfficientDynamics. Perché, mentre la rigenerazione dell’energia frenante serve a fornire energia nelle forti accelerazioni e quando si frena, il TEG offre i suoi benefici quando la guida è davvero divertente, cioè quando si accelera e si gode tutta la potenza della vettura. In futuro, generatori termoelettrici saranno in grado di ridurre i consumi in condizioni realistiche orientate al guidatore fino al 5 percento.

Energia solare nell’automobile
Gli ingegneri del BMW Group guardano anche all’energia solare nell’interesse di una maggiore efficienza sulla strada. Celle solari fotovoltaiche che coprono una superficie di un metro quadrato sono già oggi in grado di generare potenze elettriche fino a 200 W.

I moduli fotovoltaici possono essere integrati in tetti scorrevoli o di vetro. Moduli completi che coprono l’intero tetto sono in grado, ovviamente, di fornire una quantità di elettricità significativamente maggiore. Disponibile sia durante la marcia sia a vettura ferma, tale energia elettrica può essere usata, tra l’altro, per caricare la batteria del motorino di avviamento e, di conseguenza, per alleggerire il carico sul generatore del motore. Ciò offre un potenziale significativo ai fini dei consumi, con la generazione di un kilowatt/ora di elettricità per mezzo della catena di conversione motore/ generatore che aumenta il consumo di carburante di oltre 0,3 litri/100 km.

Tempi significativamente più brevi di avviamento a freddo per una sempre maggiore economia nei consumi
Il preriscaldamento elettrico dell’olio e del liquido di raffreddamento, successivamente mantenuti ad un’adeguata temperatura, offre un grande potenziale di riduzione dei consumi in quanto abbrevia significativamente i tempi di avviamento a freddo durante i quali il consumo supera la media e le emissioni sono anch’esse maggiori.
Per ottimizzare questo effetto positivo, diverse misure servono ad isolare termicamente il motore dall’esterno. Iniziando dalle prese d’aria sulla parte frontale del veicolo già introdotte come una delle caratteristiche di BMW EfficientDynamics, un’ulteriore opzione per raggiungere questo obiettivo sarebbe quindi quella di isolare il motore.

A parte il fatto che la capacità di riscaldamento dipende dall’intensità e dalla durata dell’esposizione solare, la riduzione dei consumi dipende anche dal tempo in cui il veicolo resta in parcheggio: più a lungo la vettura resta ferma, maggiore sarà la riduzione dei consumi. Quindi, a seconda di come il cliente utilizza la sua vettura, una quantità signficativa di carburante potrebbe essere risparmiata soltanto con questa misura.

La gestione del traffico per un’efficienza maggiore
Nella sola Germania, gli ingorghi e la congestione del traffico incidono per circa 12 miliardi di litri di carburante consumato in più ogni anno. È chiaro quindi che è essenziale aumentare le prestazioni e l’efficienza della rete stradale attuale per migliorare il flusso di traffico e per ottenere una distribuzione più omogenea e più regolare dello stesso.
Il BMW Group partecipa a numerosi progetti intesi a risolvere i problemi del traffico nelle aree densamente popolate. L’azienda sta lavorando sulla mobilità, su soluzioni telematiche e di navigazioni per migliorare l’efficienza del traffico stradale. Molti dei concetti sviluppati in questo processo potranno essere applicati in altre aree densamente popolate in tutto il mondo.

Nel partecipare a tali progetti, il BMW Group è in grado di concentrarsi direttamente sulle esigenze del cliente che guida e di aiutare a stabilire, a questo scopo, un quadro appropriato. Durante questo processo, il BMW Group non guarda alla sola vettura, ma piuttosto ai sistemi di traffico nel suo insieme, incoraggiando il trasferimento di processi collaudati nell’industria al trasporto su strada e quindi promuovendo innovazioni nella gestione del traffico.

L’ottimizzazione del flusso di traffico
La gestione efficiente del traffico con l’uso di semafori rappresenta una delle principali caratteristiche del controllo moderno del traffico. Il BMW Group contribuisce con il suo know-how e la sua esperienza ad assicurare la qualità allo scopo, per esempio, di ottimizzare concetti quali “l’onda verde”. L’introduzione delle cosiddette “onde verdi dinamiche” serve a ridurre i consumi anche del 30 percento sulle principali strade che portano verso i centri urbani.
A Monaco, la Divisione di ricerca sul traffico del BMW Group ha aiutato a sviluppare un concetto di gestione dei parcheggi per il centro urbano che serve come esempio per molte altre aree densamente popolate. Con la messa in rete di vari provider e sistemi di trasporto e la connessione delle singole auto alle reti pubbliche di trasporto locale, possiamo capitalizzare i posti di parcheggio disponibili e alleggerire il traffico sulle strade molto congestionate che portano dentro e fuori città.

Introducendo ed attuando concetti di gestione del traffico come l’onda verde ottimizzata o un controllo dinamico del traffico, è possibile ridurre le emissioni di CO2 nella sola Germania di circa l’8 percento, che equivale a non meno di 7,4 tonnellate di CO2.

La tecnologia per il traffico a beneficio dei clienti
Tenendo conto dei dati sul traffico e dei percorsi alternativi suggeriti dai centri di gestione della viabilità, nonché delle previsioni in merito, i sistemi di navigazione del veicolo saranno in grado in futuro di suggerire itinerari che evitino tratti stradali congestionati ed ingorghi. Oggi un tale aiuto dinamico sulla destinazione per mezzo dei sistemi di navigazione è possibile soltanto sulle autostrade, dal momento che queste rappresentano l’unico luogo dove sono disponibili sufficienti dati sul traffico. È per questo che gli ingegneri del BMW Group stanno sviluppando una tecnologia del tutto nuova per la generazione dei dati, gettando le basi per un sistema di suggerimenti strategici sui percorsi e per un calcolo degli itinerari alternativi che aiutino veramente il conducente a risparmiare tempo.

Utilizzando i dati e le strategie ottenuti dalla gestione del traffico e monitorando con maggiore precisione le condizioni dello stesso, tra pochi anni tali sistemi potranno informare il conducente ed il veicolo in tempo utile sugli eventuali ostacoli o altri eventi, contribuendo ad assicurare uno stile di guida più economico.

Le auto BMW saranno quindi in grado di funzionare come “sensori” nel traffico, seguendo la filosofia XFCD – Extended Floating Car Data. Mediante sistemi di bordo come l’ABS, la gestione del motore o il sensore di pioggia, la vettura è in grado di rilevare e di registrare le condizioni stradali, meteorologiche e di traffico che vengono poi trasmesse al centro di controllo del traffico o direttamente ad altri veicoli che percorrono la stessa strada.

Mentre questa nuova tecnologia è ancora in fase di sviluppo, il suo utilizzo pratico nelle auto dei clienti si sta già avvicinando alla realtà. I clienti BMW o Mini saranno allora in grado, con l’aiuto del loro sistema di navigazione, di scegliere gli itinerari che permettono i migliori consumi o le migliori condizioni meteo in quel momento.

Introducendo ed attuando questa ampia gamma di singole tecnologie e dispositivi nella gestione moderna del traffico, il BMW Group potrà, in aggiunta a nuovi sviluppi e novità tecniche nel veicolo stesso, dare un importante contributo nel miglioramento della mobilità nella ulteriore riduzione delle emissioni di CO2.

Fonte:  Bmw