Porsche: dietro al trionfo a Le Mans si nascondono le supercar di domani

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Dal motorsport alle auto di serie: ecco come Porsche migliora le sue vetture stradali partendo dall'esperienza accumulata nelle corse
18 giugno 2015

Le Mans - La storica doppietta conquistata da Porsche alla 24 Ore di Le Mans, a soli due anni dal ritorno nel Mondiale Endurance, ha un significato che va ben al di là di una vittoria fine a se stessa. La decisione di tornare alle corse per Porsche infatti fa parte di una precisa strategia di sviluppo, che vuole utilizzare la pista per cercare soluzioni da trasferire sulle sportive di serie, dalla 911 fino alla Boxster, passando per Panamera e Cayenne. 

Il motorsport ci svela come saranno le Porsche di domani

“Mission: future sportscar” quindi è molto di più che un semplice slogan scelto per la stagione sportiva 2105. Siamo davanti infatti ad una vera e propria filosofia costruttiva che Porsche ha deciso di concretizzare con lo spirito pragmatico tipico dei tedeschi. Per comprendere fino in fondo questa filosofia di pensiero, basta ascoltare le parole di Wolfgang Hatz, uno dei papà del diesel common rail e oggi responsabile del Centro Ricerca e Sviluppo di Porsche AG: «Design leggero, aerodinamica, downsizing dei motori turbo, concept car ibride o ampliamento della gamma di vetture a trazione elettrica. Tutti questi aspetti sono estremamente importanti per il futuro di Porsche, quindi approfittiamo delle opportunità offerte dalla 24 Ore di Le Mans e dalle gare di sei ore del Campionato mondiale Endurance FIA per testare nuove soluzioni in ciascuno di questi ambiti».

 

Come sappiamo la stagione 2014 ha visto l'introduzione di norme tecnologiche molto avanzate per la categoria LMP1, che limitano la quantità di energia utilizzabile in ogni giro dalle vetture in gara. Per questo i costruttori della classe regina hanno dovuto sviluppare un avanzato sistema ibrido. Le regole, tuttavia, non specificano il tipo di tecnologie da utilizzare per il recupero dell’energia, ma nemmeno per la progettazione del motore, la cilindrata e il concetto di trasmissione. Quindi, agli ingegneri è concessa una grande libertà di movimento. Tutti i prototipi della classe LMP1 HYbrid (Porsche, Audi, Toyota e Nissan) utilizzano quindi powertrain molto diversi tra loro e questo aspetto rende le auto in gara ancora più interessanti e affascinanti per il grande pubblico. Nonostante le diverse architetture però tutti i costruttori sono riusciti a realizzare auto estremamente veloci e soprattuto con differenze nei tempi sul giro veramente irrisorie. 

 

 

Sono tanti i costruttori che parlano di un travaso di tecnologia dal motorsport sui modelli di serie. Ma a livello pratico, nel caso di Porsche, come si traduce questo “scambio tecnologico”? Nelle proprie attività Motorsport, Porsche adotta un approccio in tre fasi: la prima fase si concentra sulla ricerca e sullo sviluppo, la seconda sui test e la terza sull'industrializzazione dei materiali e delle tecnologie per l'impiego nelle vetture di serie. 

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La Porsche 919 Hybrid vittoriosa alla 24 Ore di Le Mans 2015 con Nico Hulkenberg, Earl Bamber e Nick Tandy

Le future 911 saranno tutte turbo, addio aspirato!

Non è certo un caso quindi che Porsche abbia scelto di equipaggiare la 919 Hybrid con un motore V4 turbo da 2.0 litri a benzina dotato di iniezione diretta e capace di erogare più di 500 CV. Questo incredibile propulsore, definito da Hatz "il più efficiente che Porsche abbia mai costruito” è un laboratorio vivente, che anticipa alcune delle soluzioni che vedremo sulle future sportive tedesche. E’ lo stesso Hatz infatti ha confermare l’arrivo, nel prossimo futuro, di nuovi motori turbo sull’intera gamma 911, che dirà addio agli aspirati: «Il nostro know-how esclusivo per quanto riguarda lo sviluppo di motori turbo ridimensionati è di primaria importanza per Porsche. Dopotutto, quasi tutte le derivate dalla nostra serie 911 saranno presto equipaggiate con motori turbocompressi».

 

Il V4 turbo della 919 in ogni caso è un vero concentrato di tecnologia. Basta pensare che per il design delle camere di combustione e dei fori, nonché per l'azionamento dell'albero a camme e per il sistema di iniezione diretta, i progettisti hanno adattato materiali utilizzati in Formula 1. Come se non bastasse poi gli ingegneri Porsche hanno anche utilizzato materiali ad alta resistenza derivati dall'industria aerospaziale.

 

Ma senza andare così lontano, già oggi possiamo trovare soluzioni sviluppate nel motorsport applicate a modelli attuali. Gli alberi motore utilizzati nei motori della nuova 911 GT3 RS e del prototipo 919 Hybrid per esempio sono realizzati con lo stesso materiale ad alta resilienza (capacità di un materiale di resistere agli urti senza spezzarsi), in grado di soddisfare i requisiti più elevati sia in gara sia nell'uso su strada. 

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La 911 GT3 R Hybrid è stata la prima vettura ibrida di Porsche. Ha disputato la 24h del Nurburgring nel 2010. La sua batteria era un volano sviluppato dalla Williams

 

Sempre più ibride, sempre più prestazioni

Il powertrain ibrido della 911 GT3 R Hybrid prima e della 919 Hybrid dopo hanno offerto poi il banco di prova perfetto per le studiare le future vetture plug in di Casa Porsche. Vetture ibride, con possibilità di ricarica alla presa di corrente domestica, che la Casa di Zuffenhausen ha scelto come soluzione ideale per coniugare alte prestazioni e livelli di consumo contenuti. Hatz infatti aggiunge: «Abbiamo in programma di spingerci ancora più in là con le nostre attività sulla trazione ibrida. Attualmente, siamo l'unico costruttore di vetture sportive al mondo ad offrire tre modelli ibridi plug-in di serie: la Panamera S E-Hybrid, la Cayenne S E-Hybrid e la 918 Spyder. La nostra capacità di sviluppare e costruire la 919 Hybrid in modo praticamente autonomo a Weissach ha segnato una tappa importante per i nostri ingegneri nel futuro sviluppo della produzione di serie e del Motorsport». 

Abbiamo in programma di spingerci ancora più in là con le nostre attività sulla trazione ibrida. Attualmente, siamo l'unico costruttore di vetture sportive al mondo ad offrire tre modelli ibridi plug-in di serie: la Panamera S E-Hybrid, la Cayenne S E-Hybrid e la 918 Spyder

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Lo scambio di competenze in questo caso è avvenuto in entrambe le direzioni, dallo sport alla serie e viceversa. Il progetto di sviluppo della supersportiva 918 Spyder per esempio ha beneficiato delle conoscenze degli esperti che avevano lavorato alla 911 GT3 R Hybrid, mentre gli ingegneri dello sviluppo della 918 hanno sostenuto lo sviluppo del prototipo 919 LMP1, ed ora sta per compiersi il primo trasferimento di tecnologia nella produzione di serie. 

La tecnologia ibrida secondo Porsche

La 919 è l'unica vettura nel WEC ad utilizzare due diversi sistemi di recupero dell'energia. Il primo è già impiegato nella 918 Spyder in una forma simile. Qui, un generatore sull'asse anteriore converte l'energia cinetica in energia elettrica durante le fasi di frenata. Il secondo sistema è nuovo e utilizza un'ulteriore generatore a turbina nel sistema di scarico che funziona in parallelo con il turbocompressore, convertendo l'energia dal flusso dei gas di scarico in elettricità. La Porsche 919 Hybrid è quindi l'unica vettura che recupera energia non solo in frenata, ma anche in accelerazione.

 

Anche in questo caso dobbiamo prepararci a vedere qualcosa di simile sui prossimi modelli di serie. «Abbiamo in programma di adattare il sistema di recupero dell'energia dei gas di scarico per l'impiego nelle vetture di serie», dichiara Hatz. 

Batterie, obiettivo: sempre più autonomia

Uno degli elementi che rappresenta un limite nei sistemi a trazione ibrida e a trazione elettrica integrale è senza dubbio legato alla tecnologia di accumulo dell'energia elettrica. Attualmente sono utilizzati nel WEC i sistemi di accumulo a volano (Audi e Nissan), i sistemi a supercondensatore (supercondensatori elettrochimici, Toyota) e le batterie agli ioni di litio (Porsche). Ogni produttore anche in questo campo ha scelto quindi un metodo di accumulo diverso, che sapesse adattarsi al meglio alle specificità del proprio sistema ibrido. Sostanzialmente, si tratta sempre di equilibrare densità di potenza e densità di energia. Quanto maggiore è la densità di potenza dell'unità di accumulo, tanta più energia può assorbire e fornire in un breve arco di tempo. 

 

Un fattore cruciale in pista, poiché ad ogni giro dev'essere generata una grande quantità di energia elettrica nei sistemi di recupero nel più breve tempo possibile, ad esempio durante la frenata. Supercondensatori e sistemi di accumulo a volano sono particolarmente vantaggiosi, perché possono assorbire e rilasciare grandi quantità di energia molto rapidamente. 

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L'architettura della 919 Hybrid: è spinta da un motore elettrico da 400 CV che muove le ruote anteriori, mentre alle posteriori è collegato il motore termico turbo V4 2 litri da oltre 500 CV

 

Tuttavia, anche le batterie sono una valida alternativa per l'accumulo, poiché l'alta densità della loro energia permette di accumulare più energia elettrica per un periodo di tempo più lungo, distribuendola successivamente in modo flessibile lungo il giro di oltre 13 chilometri del Circuit de La Sarthe. L'energia accumulata dalla batteria della 919 Hybrid può azionare l'asse anteriore tramite il motore elettrico con una potenza di oltre 400 CV in fase di accelerazione e quindi integrare il motore turbocompresso che alimenta l'asse posteriore. In questo modo, la 919 è temporaneamente una vettura a trazione integrale (come Audi e Toyota). Inutile dire che lo sviluppo di una batteria agli ioni di litio così sofisticata avrà evidenti ripercussioni sulle prossime ibride plug in di serie della famiglia S  E-Hybrid, che puntano a migliorare la capacità, diminuendo al tempo stesso peso e dimensioni. 

Un’auto da 1.000 CV che al limite percorre 3 km con 1 litro!

Fra tutti i partecipanti a Le Mans, solo Porsche è stata in grado di passare nella massima categoria di recupero dell'energia. La 919 Hybrid, con una potenza totale erogata di circa 1.000 CV, è in grado di utilizzare otto megajoule di energia recuperata per giro (13,629 km) a Le Mans, ma può consumare solo 4,76 litri di carburante per giro ovvero 3,5 litri di benzina ogni 10 km

In una gara normale quindi la Porsche 919 Hybrid potrebbe generare fino a 1.000 chilowattora (kWh) di energia elettrica in 24 ore. Per fare un paragone potremmo dire che con questa quantità di energia, una Volkswagen e-Golf 100% elettrica potrebbe viaggiare per più di 6.100 chilometri. 

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La 911 RSR: molte soluzioni pensate per questa versione da corsa sono state travasate sulle 911 stradali

Innovazione anche sulle sportive tradizionali

Anche le vetture da corsa Porsche a trazione non ibrida hanno determinato innovazioni pionieristiche nei modelli di serie. Un confronto tra le caratteristiche aerodinamiche della 911 RSR e quelle delle sue cugine omologate per l'uso su strada rivela forti somiglianze sotto ogni aspetto, dalla forma del labbro dello spoiler anteriore al design dei condotti di raffreddamento dell'aria, dal sistema di gestione della temperatura al sottoscocca aerodinamico e i due alettoni posteriori.

 

Inoltre, la 911 GT3 RS pesa dieci chili in meno della 911 GT3 R. Entrambi i cofani sono in fibra di carbonio, il lunotto posteriore è realizzato in sottile policarbonato e ulteriori componenti in costruzione leggera sono realizzati impiegando materiali innovativi. Alcuni di questi componenti sono stati testati e successivamente derivati dalla 911 RSR. Il nuovo tetto in magnesio della GT3 RS nasce dall'idea di abbassare il baricentro, derivata dal Motorsport. Anche la nuova batteria in struttura leggera da 12 Volt agli ioni di litio nelle GT3 RS, che sostituisce le comuni batterie al piombo nettamente più pesanti, è stata adottata dal Motorsport. 

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