Con la F 600 HYGENIUS, presentata al Tokyo Motor Show nell'ottobre 2005, il gruppo DaimlerChrysler ha per la prima volta svelato al pubblico una vettura sperimentale basata totalmente sulla propulsione con celle a combustibile. Nella progettazione e sviluppo di questa originale quattro posti, gli ingegneri hanno attinto alle ampie esperienze raccolte, tra l'altro, con Classe A F-Cell. Ad esempio, l'intero gruppo propulsore, compresi i serbatoi di accumulo dell'idrogeno compresso, sono alloggiati nel pianale a sandwich, per garantire il minimo ingombro, come sulle 60 vetture della flotta F-Cell. Grazie ad un'ampia serie di perfezionamenti ed innovazioni tecniche, la F 600 HYGENIUS si distingue nettamente da un veicolo F-Cell. Le principali innovazioni della propulsione Fuel cell adottata dalla F 600 HYGENIUS comprendono tra l'altro: Un serbatoio di nuova concezione, che consente di accumulare idrogeno ad una pressione di 700 bar, il doppio rispetto ai precedenti 350 bar. In questo modo il serbatoio può contenere quattro chilogrammi di idrogeno e consentire così un'autonomia di oltre 400 chilometri. Una nuova membrana tecnologica delle celle a combustibile ed un nuovo sistema di umidificazione a fibre cave consentono un'accurata gestione dell'equilibrio idrico e termico. In questo modo, nella pila non si forma acqua allo stato liquido, che in inverno potrebbe gelare rendendo difficoltoso l'avviamento a freddo. Infatti, laF 600 HYGENIUS si avvia facilmente anche a -25° C. Un nuovo motore elettrico sull'asse posteriore, un generatore sincrono più compatto e potente rispetto a quello adottato fino ad oggi sui veicoli F-Cell. Una batteria agli ioni di litio che eroga una potenza di 30 kW a ciclo continuo e sviluppa 55 kW a pieno carico; il doppio rispetto alle batterie al nickel metal hydride precedentemente utilizzate. Nuove piastre bipolari, non più composte di grafite, bensì di lamine di platino dello spessore di appena 0,15 mm. Il metallo migliora conducibilità e robustezza delle celle a combustibile; inoltre, grazie al minore spessore delle lamine di platino, le dimensioni dell'intera pila si riducono del 40% rispetto al passato. Un nuovo turbocompressore elettrico fornisce aria (ossigeno) alle celle a combustibile. Questo componente è tre volte più compatto e sette volte più leggero del compressore precedentemente adottato.
Questa serie di soluzioni tecniche, insieme ad altre innovazioni, contribuisce a ridurre il consumo di carburante della F 600 HYGENIUS, pari all'equivalente energetico di 2,9 litri di diesel ogni 100 chilometri. Il sistema di celle a combustibile della vettura sperimentale funziona in modo estremamente efficiente, tanto che nell'esercizio a carico parziale il grado di rendimento è pari al 60%.
Prove su strada sperimentali con obiettivi chiari La F 600 HYGENIUS è una vettura sperimentale perfettamente in grado di circolare su strada. Ricercatori e progettisti DaimlerChrysler la utilizzano quotidianamente al fine di migliorare ulteriormente gli attuali sistemi di propulsione F-Cell. L'erogazione della potenza ed i consumi dei propulsori con celle a combustibile vengono studiati in pista, nel corso di diverse prove di misurazione, in condizioni d'uso quotidiano e sui banchi di prova a rulli, sottoponendo la vettura sperimentale a cicli di marcia prestabiliti. "Il nostro scopo è migliorare la durata e la robustezza dell'intero sistema, ed il modo migliore per capire se stiamo procedendo nella giusta direzione è affrontare con il veicolo lunghe prove su strada e molti chilometri", spiega il Dr. Andreas Docter, Responsible del fuel cell system utilizzato nella F 600 HYGENIUS e Head of Fuel Cell Systems Engineering in DaimlerChrysler Research. Un ulteriore obiettivo delle prove su strada effettuate con la F 600 HYGENIUS consiste nello sviluppo di una strategia di esercizio ottimale per le future vetture Classe B F-Cell. Le domande da porsi sono: sarebbe opportuno alimentare il veicolo soltanto con la pila oppure solo con la batteria ad alto voltaggio? In quali condizioni e con quali requisiti di potenza deve essere attivata la funzione "boost" in cui l'energia per il motore elettrico viene fornita sia dalle celle a combustibile che dalla batteria? In quali momenti e situazioni di marcia è preferibile passare da una modalità all'altra? In quali condizioni di carico e di marcia sarebbe opportuno utilizzare il motore elettrico come alternatore e ricaricare la batteria? Nella ricerca delle risposte a queste domande, gli ingegneri devono tenere conto anche di una serie di condizioni generali, come dinamica di marcia, consumo e sicurezza di funzionamento. Dalla F 600 HYGENIUS alla Classe B F-Cell La pila che verrà utilizzata sulla Classe B F-Cell e sul successore del Citaro con celle a combustibile, riprenderà diverse innovazioni della F 600 HYGENIUS. Nei veicoli F-Cell di seconda generazione confluirà la vasta esperienza acquisita durante i test con le 60 Classe A F-Cell ed il know-how ricavato dalla più recente vettura sperimentale. Le principali innovazioni tecnologiche che DaimlerChrysler riprenderà dalla F 600 HYGENIUS sono le seguenti: I serbatoi a pressione da 700 bar per l'accumulo di idrogeno, che incrementano l'autonomia dei veicoli dagli attuali 160 ad oltre 400 km. Il motore elettrico. Il generatore sincrono, compatto e leggero, eroga una potenza massima di 85 kW e sviluppa una coppia massima di 350 Nm. La potente batteria agli ioni di litio, utilizzata come accumulatore di energia ad alto voltaggio. Il sistema di umidificazione e deumidificazione tecnicamente semplificato con moduli a fibre cave, che consente alle batterie di seconda generazione un migliore avviamento a freddo. Altre due innovazioni della F 600 HYGENIUS verranno gradualmente implementate nelle flotte di veicoli: le piastre bipolari delle celle a combustibile in lamine di platino (più compatte rispetto alle attuali piastre di grafite) ed il sistema di alimentazione dell'aria alle pile con turbocompressore elettrico più leggero.
Le sfide del futuro L'orizzonte temporale dei ricercatori DaimlerChrysler si estende già oggi ben oltre la commercializzazione dei primi veicoli F-Cell. Per questo motivo, gli studiosi si occupano anche dei processi e dei nuovi materiali che un giorno porteranno ad ulteriori perfezionamenti tecnologici. Ad esempio, gli scienziati lavorano a diversi nuovi materiali catalizzatori per le celle a combustibile, che richiedono una minima quantità di platino ed assicurano una lunga durata. Anche i motori all'interno della ruota, citati sempre più spesso in relazione ai motori elettrici, vengono presi in considerazione dai ricercatori, che stanno valutando pro e contro di questi propulsori, alla ricerca di nuove possibilità di ottimizzazione. Il passaggio dalla ricerca alla produzione in serie
Dal 1981, Mercedes-Benz ha presentato undici veicoli sperimentali. Le tecnologie ed il design di queste vetture uniche e le innovazioni in termini di abitabilità e di configurazione, hanno spesso rappresentato importanti pietre miliari che dimostrano in quale direzione stia andando lo sviluppo degli autoveicoli. Numerosi sistemi delle vetture sperimentali, alcuni anni fa considerati rivoluzionari, oggi sono integrati nella produzione in serie. Tra questi figura ad esempio il Distronic, il Tempomat con regolazione della distanza di sicurezza che venne realizzato per la prima volta nel 1991 sulla F 100 e nel 1998 celebrò il suo debutto nella produzione in serie sulla Classe S. Inoltre, la F 100 era dotata di lampadine luminescenti a gas, che oggi, come fari allo xeno, fanno parte della dotazione di serie di numerosi modelli di vetture. Anche l'autotelaio a sospensioni adattive Active Body Control, oggi utilizzato su Classe CL, S ed SL, rappresenta al pari di windowbag, fari attivi e sistemi di comando vocale un esempio di come sia possibile trasferire con successo le tecnologie dalla ricerca alla produzione in serie. La F 600 HYGENIUS ed i sistemi di propulsione F-Cell che si basano su di essa sono destinati a portare avanti questo processo lungo la strada della mobilità ad "emissioni zero".
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