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“Sustainable Development Goals” (Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile), o semplicemente SDG. Questi sono i 17 obiettivi stabiliti dall’Organizzazione delle Nazioni Unite nel 2015, per presentare una serie di cambiamenti interconnessi tra loro da raggiungere entro il 2030 (per questo si parla anche di Agenda 2030); “Goals” che abbracciano i temi più disparati, ma hanno un fattore comune: promuovere uno sviluppo sostenibile globale.

La comunità internazionale è quindi chiamata a compiere grandi sforzi per non abbandonare questa strada, specie in tempi in cui temi come la situazione pandemica o la crisi di materie prime hanno conquistato le prime pagine, lasciando in disparte la lenta trasformazione che ci sta conducendo in una nuova e più sostenibile era.

I 17 obiettivi dell’Agenda 2030

La transizione ecologica è un processo spesso invisibile ai nostri occhi, ma qual è uno dei settori in cui possiamo avvertire con maggiore efficacia la presenza costante di tale cambiamento, se non il mondo automobilistico?

La velocità con cui il settore dell’automobile si sta adattando alla sfida del mondo moderno, perfezionando tecnologie considerate fino a pochi anni fa fantascientifiche, dovrebbe ricordarci che il mondo sta cambiando più velocemente di quanto si possa pensare…

A parlarcene è Thomas Casper, ingegnere responsabile motori e trasmissioni di Porsche (Stoccarda, Germania), che sta vivendo in prima persona la transizione ecologica automobilistica, con tutte le sfide e le soddisfazioni che i grandi cambiamenti portano sempre con sé.

Which are the main goals and the biggest challenges regarding the ecological transition to the electrical engines?

On the one hand, governments in the EU, but also globally, are reducing the CO2 emissions of vehicles with combustion engines more and more in order to be able to meet the Paris climate targets. These limits are very difficult to achieve for vehicles, which are in some cases very sporty. Or the technical effort is extremely costly and realistically no longer affordable for costumers.

On the other hand, public (European and global) awareness of environmental protection and sustainability is growing. The automobile companies must face up to this demand for sustainability and, for environmental reasons, drastically reduce the CO2 emissions of the vehicles or make driving with the vehicles completely CO2 neutral (for example, battery-electric-vechicle; BEV).

Taycan, prima Porsche elettrica

To meet these demands, Porsche presented the first study of a BEV vehicle at the International Motor Show in Frankfurt in 2015 (later, this became today’s Taycan). The target of this study and finally also the target of the Taycan was to offer the customer a very emotional, excellent vehicle in terms of driving dynamics, even without a combustion engine, completely without CO2 emissions.

The customer should not do without Porsche-specific characteristics in longitudinal and lateral dynamics. In addition, the vehicle is to set new standards for BEV vehicles on the race track Nürburgring-Nordschleife. Due to the completely new vehicle concept for a BEV, for example, the center of gravity of the vehicle can be positioned lower so that higher cornering speeds are possible.

Percorso Nürburgring-Nordschleife

A major challenge is the weight of a BEV vehicle. A relatively high battery capacity is needed to achieve a long range of the vehicle. However, as the batteries are currently still relatively heavy, this is in difficult conflict with a BEV sports car that is as light as possible. This means that you basically have to find a compromise between sufficient range and still acceptable weight. However, this also means that all components of the electric drive and all other components in the vehicle must be developed and designed very efficiently. The losses of the components should be as low as possible.

Quali sono gli obiettivi principali e le sfide più impegnative riguardo la transizione ecologica ai motori elettrici?

Da una parte, i governi dell’UE, ma anche a livello globale, stanno riducendo sempre di più le emissioni di CO2 dei veicoli con motori a benzina per poter raggiungere gli obiettivi climatici di Parigi. Questi limiti sono molto difficili da raggiungere per certi veicoli, che in alcuni casi sono molto sportivi. Talvolta lo sforzo tecnico è estremamente costoso e realisticamente inaccessibile ai clienti.

D’altra parte, la consapevolezza pubblica (europea e mondiale) della protezione dell’ambiente e della sostenibilità sta crescendo. Le case automobilistiche devono far fronte a questa richiesta di sostenibilità e, per motivi ambientali, ridurre drasticamente le emissioni di CO2 dei veicoli o rendere i veicoli completamente neutri dal punto di vista delle emissioni di CO2 (per esempio, veicoli elettrici a batteria; BEV).

Taycan, la prima Porsche elettrica

Per soddisfare queste richieste, Porsche ha presentato il primo studio riguardo un veicolo BEV al Salone Internazionale dell’Auto di Francoforte nel 2015 (in seguito, questo è diventato l’attuale Taycan). L’obiettivo dello studio, e di fatto l’obiettivo, della Taycan era offrire al cliente un’auto estremamente emozionante, eccellente in termini di dinamica di guida, anche senza un motore a benzina, completamente privo di emissioni di CO2.

Il cliente non deve rinunciare alle caratteristiche specifiche di Porsche nella dinamica longitudinale e laterale. Inoltre, Porsche deve stabilire nuovi standard per i veicoli BEV sulla pista del Nürburgring-Nordschleife. Grazie ad un concetto completamente nuovo per un BEV, ad esempio, il centro di gravità del veicolo può essere posizionato più in basso, in modo che sia possibile una maggiore velocità in curva.

Percorso Nürburgring-Nordschleife

Una sfida importante è il peso di un veicolo BEV. È necessaria una capacità relativamente alta della batteria per ottenere una lunga autonomia del veicolo. Tuttavia, poiché le batterie sono attualmente ancora relativamente pesanti, questo è in difficile contrasto con un’auto sportiva, che è leggera il più possibile. 

Questo significa che fondamentalmente si deve trovare un compromesso tra un’autonomia sufficiente e un peso ancora accettabile. Tuttavia, questo significa anche che tutti i componenti dell’azionamento elettrico e tutti gli altri componenti del veicolo devono essere sviluppati e progettati in modo molto efficiente. Le perdite dei componenti devono essere le più basse possibili.

How and how much are the pandemic, the current lack and increasing costs of commodities affecting the production and the ecological transition?

The availability of electronic components in particular during the Corona pandemic caused major problems for many branches of industry and also for the automotive industry. On the one hand, transport routes are severely affected by Corona-related closures of port facilities, and on the other hand, there have been frequent closures of production facilities for these components.

There is a great shortage of certain goods. Due to the complexity and partly also the short lifecycle of these chips, it is hardly possible to build up an alternative production of these components in a short time. This means that we have to look at the best way to get the parts to us, often from Asia and especially from China. This is very ambitious and cost-intensive in terms of coordination.

Due to the lack of electronic components, the automotive industry is often not able to fully utilize production. This means that fewer cars can be produced than theoretically possible. In addition, the additional costs for logistics cannot be passed on to the customers by the car manufacturers, so that sales and profits inevitably fall.

BEV vehicles are equally affected by this shortage as vehicles with combustion engines. However, since it is hoped that the Corona pandemic will normalize globally in 2022, it is assumed that sufficient components will be available again from next year, also for BEV vehicles.

The transformation, i.e. the shift from vehicles with combustion engines to battery electric vehicles, is a longer process that will take many years. I do not expect that the path of transformation in mobility will be significantly affected by the lack of electronic components. On the way to transformation, there are also further problems to be solved, such as the weight and performance of the batteries as well as the availability of charging possibilities. These are technical and social tasks.

Come e quanto la pandemia, la mancanza di materie prime e l’aumento di costi di queste ultime stanno interessando produzione e transizione ecologica?

La disponibilità di componenti elettronici, in particolare durante la pandemia, ha causato grandi problemi a molti rami dell’industria e anche all’industria automobilistica. Da un lato, i trasporti sono gravemente colpiti dalle chiusure delle strutture portuali legate alla pandemia e, dall’altro, ci sono state frequenti chiusure degli impianti di produzione di questi componenti.

C’è una grande carenza di certi materiali. A causa della complessità e in parte anche del breve ciclo di vita di questi chip, è difficile costruire una produzione alternativa dei componenti in breve tempo. Questo significa che dobbiamo cercare un modo migliore per farci arrivare i pezzi, spesso dall’Asia e specialmente dalla Cina. Ciò è molto ambizioso e costoso in termini di coordinamento.

A causa della mancanza di componenti elettronici, l’industria automobilistica spesso non è in grado di sfruttare completamente la produzione. Questo significa che si producono meno auto di quanto teoricamente possibile. Inoltre, i costi aggiuntivi per la logistica non possono essere trasferiti ai clienti dalle case automobilistiche, così le vendite e i profitti inevitabilmente calano.

I veicoli BEV sono colpiti da questa carenza allo stesso modo dei veicoli con motori a benzina. Tuttavia, poiché si spera che la pandemia si normalizzi a livello globale nel 2022, si presume che dall’anno prossimo saranno nuovamente disponibili componenti sufficienti anche per i veicoli BEV.

La trasformazione, cioè il passaggio da veicoli con motori a benzina a veicoli elettrici a batteria, è un processo lento che richiederà molti anni. Non mi aspetto che il percorso di trasformazione nella mobilità sarà significativamente influenzato dalla mancanza di componenti elettronici. Sulla strada della transizione, ci sono anche altri problemi da risolvere, come il peso e le prestazioni delle batterie e la disponibilità di possibilità di ricarica. Questi sono doveri tecnici e sociali.

The electric engine will have a predominant role in the future, or this role will be played by synthetics fuels?

I believe that in the next 10 years we will have a mix of 3 different drive concepts in vehiclesThe share of fully electric vehicles will increase strongly, at least in Europe and other industrial nations. Due to the development steps and efforts in battery technology, the range will increase significantly and the weight of BEV vehicles will decrease. If the governments of the countries expand the charging infrastructure to recharge the vehicles correspondingly, the acceptance of customers for these cars will also increase significantly. In addition, these vehicles also offer a lot of scope for small, efficient, lightweight vehicles in inner-city operation where, from a global perspective, emissions have already exceeded a tolerable level. This means that the air quality of large cities can also be significantly improved with these vehicles.

However, in order to be mobile in rural areas or on long journeys, there will still be hybrid vehicles for a long time, i.e. vehicles with an internal combustion engine and a comparatively small electric engine. With this drive concept, it will be possible to drive electrically in environmental zones or city centers and on longer distances, as today, with an internal combustion engine. The availability of the electric engine in hybrid vehicles will certainly increase in the next few years. The disadvantage of this drive concept, however, is the cost and also the weight. A vehicle with a combustion engine and an electric engine, including the battery, is expensive and heavy.

Customers who want a very sporty vehicle are often uncomfortable giving up the emotionality of an internal combustion engine. This means that the combustion engine will continue to be available as the third drive concept in very sporty applications. Whether these vehicles will be powered by today’s petrol or synthetic fuel is difficult to say globally. The production of synthetic fuels is very energy-intensive. This is at the odds with the desired sustainability of the public. This means that if you want to produce synthetic fuel sustainably, it has to be produced with a lot of renewable electricity. From today’s perspective, that is very expensive for large-scale production. I can imagine that synthetic fuels will be available in the future, but not to the same level as today’s petrol.

Parco eolico

This is where Porsche goes its own way. Due to the high quality and robustness of Porsche vehicles, there exist a large number of old and historic vehicles. To ensure that these vehicles can also be driven sustainably in the future, Porsche has entered into the production of synthetic fuels. In 2021, Porsche started to build a production facility for synthetic fuels in Chile in cooperation with other companies. Chile was chosen as the location because of the climatic conditions there, which allow very high levels of renewable energy to be generated by large wind turbines. The production volume of the synthetic fuel will be expanded from year to year. The plan is to be able to drive Porsche vehicles sustainably with this fuel in a few years.

https://newsroom.porsche.com/de/2021/unternehmen/porsche-baubeginn-kommerzielle-anlage-herstellung-co2-neutrale-kraftstoffe-chile-25681.html

L’elettrico avrà un ruolo da protagonista nel futuro, o tale ruolo sarà occupato dai carburanti sintetici?

Credo che nei prossimi 10 anni circa avremo un mix di tre diversi concetti di guida nei veicoli. Il numero di auto completamente elettriche aumenterà notevolmente, almeno in Europa e in altre nazioni industrializzate. Grazie al progresso della tecnologia delle batterie, la gamma aumenterà significativamente e il peso dei veicoli BEV diminuirà. Se i governi dei Paesi espanderanno le infrastrutture di ricarica per i veicoli in modo proporzionale, anche l’accettazione dei clienti per queste auto aumenterà significativamente. 

Inoltre, questi veicoli offrono anche un sacco di spazio per auto piccole, efficienti e leggere nel funzionamento in città dove, da una prospettiva globale, le emissioni hanno già superato un livello tollerabile. Ciò significa che anche la qualità dell’aria delle grandi città può essere notevolmente migliorata con questi veicoli.

Tuttavia, per le zone rurali o per i lunghi viaggi, ci saranno ancora per molto tempo veicoli ibridi, cioè veicoli con un motore a combustione interna e un motore elettrico relativamente piccolo. Con questo concetto di propulsione, sarà possibile guidare elettricamente nelle zone naturali o nei centri urbani e su distanze più lunghe, come oggi, con un motore a benzina. La disponibilità del motore elettrico nei veicoli ibridi aumenterà sicuramente nei prossimi anni. 

Lo svantaggio di guida, tuttavia, è il costo e anche il peso. Un veicolo con un motore a combustione e un motore elettrico, inclusa la batteria, è costoso e pesante.

I clienti che vogliono un’auto molto sportiva sono spesso a disagio nel rinunciare all’emozione di un motore a benzina. Questo significa che il motore a combustione continuerà ad essere disponibile come terzo concetto di propulsione in applicazioni molto sportive. Se questi veicoli saranno alimentati dalla benzina di oggi o da un carburante sintetico, è difficile da dire a livello globale. 

La produzione di combustibili sintetici è molto dispendiosa in termini di energia. Questo è in contrasto con la sostenibilità desiderata dalla collettività. Ciò significa che se si vuole produrre un carburante sintetico in modo sostenibile, deve essere prodotto con molta energia elettrica rinnovabile. Dal punto di vista odierno, questo è molto costoso per la produzione su larga scala. Posso immaginare che i combustibili sintetici saranno disponibili in futuro, ma non allo stesso livello della benzina di oggi.

Parco eolico

Questa è la strada che sta seguendo Porsche. Per l’alta qualità e la robustezza delle auto Porsche, è presente un gran numero di veicoli vecchi e storici. Per garantire che questi  possano essere guidati in modo sostenibile anche in futuro, Porsche è entrata nella produzione di carburanti sintetici. 

Nel 2021, Porsche ha iniziato a costruire un impianto di produzione di carburanti sintetici in Cile in collaborazione con altre aziende. Il Cile è stato scelto come luogo a causa delle condizioni climatiche, che permettono di creare molta energia rinnovabile da grandi turbine eoliche. La quantità di produzione del combustibile sintetico sarà ampliato di anno in anno. Il programma è di essere in grado di guidare i veicoli Porsche in modo sostenibile con questo carburante in pochi anni.

https://newsroom.porsche.com/de/2021/unternehmen/porsche-baubeginn-kommerzielle-anlage-herstellung-co2-neutrale-kraftstoffe-chile-25681.html

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