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Tecnica MotoGP: ecco come potrebbe essere una MotoGP ibrida secondo l’ingegner Manganelli

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Mario Uncini Manganelli presenta l’ipotesi tecnica di un motore ibrido per la MotoGP, con cifre e confronti.

A partire dal Paolo Gozzi / Corsedimoto.com

La F1 ha introdotto il propulsore ibrido nel 2014, aprendo anche la strada a questo tipo di tecnologia nella produzione di auto di serie. Le due ruote sono molto indietro: la propulsione endotermica la fa ancora da padrone, sia in serie che in competizione. Ma si comincia anche a parlare sempre più spesso di ibridi nel nostro ambiente, e sorge spontanea una domanda: la MotoGP potrebbe diventare una testa di ponte verso il futuro come la F1 lo è stata per le auto? La top class del motociclismo potrebbe diventare ibrida? E se sì, quali sarebbero le complessità tecnologiche, i costi ei vantaggi in termini di prestazioni che ne potrebbero derivare? Abbiamo affidato queste domande a Mario Uncini Manganelli, già costruttore di motori di Oral, KTM, Aprilia (con sei mondiali Superbike piloti e costruttori vinti con la RSV4). L’ingegnere bolognese ha esperienza anche con i propulsori Mercedes F1. Oggi fornisce consulenza a diverse case automobilistiche, sia nel campo delle moto che delle auto, e si occupa anche di divulgazione scientifica per i lettori di Corsedimoto.

Quali sono i componenti di base della parte ibrida?
« Il primo componente è il motore elettrico PMG (Generatore a magneti permanenti, motore/generatore a magneti permanenti) che nel nostro caso funzionerebbe oltre che da generatore elettrico anche da avviamento. In altre parole, permetterebbe di fare a meno degli avviatori esterni attualmente utilizzati, azionati da un meccanico e collegati alla trasmissione. Per alimentare il PMG in fase di avviamento è necessaria una batteria, chiamata batteria ausiliaria, in modo da non sacrificare l’energia immagazzinata nella batteria di bordo della motocicletta. »

Esempio di PMG prodotto da Pulse (Rovereto), azienda specializzata in applicazioni prototipali per il motorsport.

Quale potrebbe essere la configurazione ibrida ideale?
« Il motore endotermico potrebbe essere ridotto a 750cc, suggerirei un V4, con 230 cv e un numero di giri massimo limitato a 16.500 -17.000 giri/min. Questo limite eviterebbe costi di sviluppo incontrollabili. La velocità media del pistone è di circa 25 -26 metri/secondo, alesaggio 73 -74 mm, corsa 43 – 44 mm. Con questo tipo di configurazione è possibile ottenere una potenza nominale dell’albero motore da 225 a 230 cavalli. Il motore elettrico dovrebbe essere in grado di girare a 16-17.500 giri/min. Dimensioni: circa 135 mm di diametro per 35 mm di spessore e sarebbe raffreddato a liquido per aumentare l’efficienza. Un tale PMG peserebbe 7-8 chili e fornirebbe un surplus di potenza di 25-27 cavalli, o circa 20 kW. »

E una MotoGP del genere raggiungerebbe gli attuali 300 cavalli endotermici?
« Potremmo arrivare a 250-257 cv (230 cv endotermici, 27 cv elettrici), ma con un rendimento molto più alto, visto che circa 25-27 cv sarebbero prodotti dall’unità elettrica. Maggiore potenza significa che la coppia fornita dalla parte elettrica sarebbe distribuita su tutta la curva di utilizzo del motore, cioè non solo agli alti regimi come avviene con i motori endotermici, se disponibili. Il vantaggio prestazionale, tradotto in tempo sul giro e distanza, potrebbe essere molto significativo rispetto ad una moto di pari cilindrata. »

Quanto potrebbe pesare una MotoGP così ibrida?
« Prendiamo come riferimento la configurazione sopra descritta. Il motore endotermico potrebbe pesare da 5 a 6 libbre in meno di un motore 1000 a quattro cilindri, in linea oa V, il cambio completo sarebbe più piccolo, così come la frizione e l’unità di trasmissione primaria. Ci sarebbe un risparmio di carburante, circa 3-3,5 litri in meno e un serbatoio più piccolo e leggero. Tuttavia, si deve tenere conto dell’aumento del peso dei componenti della parte ibrida. Per l’inverter contiamo circa 4 – 5 chili, mentre la batteria sarebbe di circa 28 chili, stimando una capacità di 6 -7 kWh con una densità di 230 Wh/kg. Una MotoGP ibrida peserebbe 28 chili in più rispetto a un modello attuale, che ha un limite di peso di 157 chili. Con le batterie più moderne potremmo raggiungere i 250 Wh/kg con un risparmio di circa 2 kg (7% del peso). Alcuni dei pesi sopra elencati verrebbero compensati, e l’aumento di peso sarebbe in gran parte attribuibile alla batteria, dopo un’importante ottimizzazione iniziale. Il peso regolamentare minimo dell’ibrido potrebbe quindi essere di 185 kg. »

Di quanto si ridurrebbero i consumi?
« Il risparmio di carburante è stimabile, abbiamo già parlato di 3,5 litri compensati dalla produzione elettrica. Per quanto riguarda la produzione di CO2, vale a dire l’impatto ambientale di un motore ibrido, è difficile rispondere, perché al momento non c’è abbastanza letteratura tecnica e test noti per valutare tali valori nei motori ad alte prestazioni. »

Una MotoGP ibrida avrebbe problemi di sicurezza da risolvere?
« Assolutamente. L’alta tensione è un fattore da considerare. Occorre quindi verificare l’affidabilità dell’inverter e del motore elettrico. Ma si tratta di tecnologie che sono ormai in fase avanzata di sviluppo in ambito automobilistico, e non solo nelle corse. Niente che non possa essere ottimizzato e gestito. »

La MotoGP potrebbe introdurre un monofornitore per la parte ibrida?
« Le opportunità abbondano. Costruttori come Marelli, Bosch, Siemens o McLaren Electronics, solo per citarne alcuni, sarebbero perfettamente in grado di allestire unità ibride da fornire a tutti i team in regime di unico fornitore, quindi a costi controllati e uguali per tutti. Al contrario, il coinvolgimento di marchi più specializzati aumenterebbe la sfida tecnologica. »

Quanto tempo richiederebbe lo sviluppo?
« Tre anni dal lancio della formula. Quindi, se MSMA, FIM e altri organi competenti decidessero ora di prendere una svolta simile, la MotoGP ibrida potrebbe essere sulla buona strada per il campionato del mondo 2026. »

La guida sarebbe diversa?
« Assolutamente. La parte elettrica fornirebbe 25 – 27 cavalli in più, che potrebbero essere sfruttati su un ampio range di utilizzo del motore, soprattutto se si parla di coppia del motore elettrico, e non solo alla massima apertura delle valvole a farfalla come c Questo è il caso dei motori endotermici. Con più coppia giocherebbe ancora di più l’aerodinamica, ovvero il carico verticale prodotto dalle appendici alari sempre più visibili, che genera grip aggiuntivo. Con più coppia disponibile a diverse velocità, quest’area diventerebbe ancora più strategica. Tuttavia, l’aumento del peso ridurrebbe l’efficacia della frenata. »

Quante persone servirebbero a ciascun team per gestire la transizione all’ibrido?
« Almeno un ingegnere elettronico responsabile dell’affidabilità del sistema e della mappatura delle parti ibride. L’inverter sarebbe ovviamente programmabile e collegato alla centralina principale o ECU che controlla già il motore endotermico e le funzioni dell’intero veicolo. »

Tra gli attuali concorrenti della MotoGP, chi potrebbe trarne vantaggio?
« La Honda è stata campione del mondo di F1 per anni e ha una grande esperienza nelle ibride. La Yamaha ha potuto contare sulle risorse della Toyota (con la quale ha avuto contatti anche in passato), e quindi ha il know-how interno anche lì. La Ducati, invece, si affiderebbe alle risorse dell’Audi, molto impegnata sui veicoli elettrici e che sbarcherà in F1 nel 2026. In Aprilia c’è Massimo Rivola, ex pilota della Ferrari. Riuscite a immaginare l’interesse di un accordo di partnership tecnica tra Noale e Ferrari? Solo KTM, oggi, non ha alcun legame con il settore automotive, ma potrebbe tranquillamente contare sulle risorse disponibili sul mercato. »

Quanto aumenterebbero i costi?
« Un aumento rispetto alla tecnologia attuale ha senso. Una MotoGP ibrida potrebbe costare il 10-15% in più. Ma potrebbe essere compensato riducendo le unità motore disponibili a quattro a stagione, contro le sette attuali. »

L’ibrido è plausibile sulle bici da strada?
« Se il risparmio di carburante e soprattutto le normative sulle emissioni dovessero diventare ancora più severe di quanto non lo siano oggi, gli ibridi potrebbero essere la strada da percorrere. Certo, applicare un sistema PMG – inverter – batteria a una maxi bici da strada sarebbe complicato e costoso, e il processo è anche più lungo che per le corse. Quindi, visti i tempi necessari per lo sviluppo, i test e l’omologazione, ci vorranno almeno sei-otto anni per vedere su strada una Superbike ibrida, dal lancio regolamentare. »

Foto di apertura: Inverter progettato da Pulse (Rovereto), azienda specializzata in applicazioni prototipali per il motorsport.

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