Ecco come funziona la nuova tecnologia che potrebbe trasformare le auto elettriche

La tecnologia che potrebbe trasformare le auto elettriche è già in fase di test grazie alla collaborazione tra Lamborghini e il Massachusetts Institute of Technology.

Le strutture metallo-organiche (MOF) di Lamborghini e del MIT combinano un’area superficiale elevata con la capacità di condurre elettricità, migliorando l’autonomia delle auto elettriche a batteria.

La collaborazione di Lamborghini con il Massachusetts Institute of Technology (MIT) per sviluppare una tecnologia di supercondensatore completamente nuova per i propri powertrain ibridi delle supersportive potrebbe portare a un grande passo avanti nell’accumulo di energia per i veicoli elettrici a batteria (BEV). Se la tecnologia continuerà a evolversi come previsto, potrebbe rappresentare un’alternativa alla tecnologia delle batterie e ridurre drasticamente i tempi di ricarica delle auto elettriche.

I condensatori tradizionali sono comuni nell’elettronica e hanno una varietà di usi. Uno di questi è agire come una sorta di serbatoio elettrico che può accettare una carica molto rapidamente e scaricarla altrettanto velocemente. Gli usi tipici sono l’accumulo di energia affinché gli amplificatori la utilizzino o livellino un’alimentazione elettrica. Un’applicazione si trova nel flash di una fotocamera.

In cosa consiste la tecnologia che potrebbe trasformare le auto elettriche?

Le cariche del condensatore rilasciano poi la loro energia tutta in una volta per far scattare il flash, ma tutto si esaurisce in un istante. Per questo i supercondensatori di oggi sono utili per tamponare la potenza nei veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) e ibridi, ma non per fornire l’autonomia necessaria nelle auto elettriche.

A differenza di una batteria, un condensatore è un dispositivo puramente meccanico e al suo interno non avviene alcuna reazione chimica. Per questo può caricarsi e scaricarsi così rapidamente. I supercondensatori sono nel radar dei produttori di FCEV e ibridi da un paio di decenni e sono semplicemente molto più potenti delle loro controparti più piccole, ma con un tipo diverso di struttura interna.

Fin dall’inizio, gli sviluppatori di celle a combustibile hanno riconosciuto il loro valore nel fornire esplosioni transitorie di potenza per l’accelerazione, perché è qualcosa che le pile a celle a combustibile non gestiscono bene. Gli ultracondensatori (qualcosa di simile) della FCX-V4 di Honda, il primo FCEV certificato per la vendita generale negli Stati Uniti, nel 2002, potevano erogare 30 kW di energia elettrica, ma solo per 10-15 secondi.

Con questo tipo di capacità, i supercondensatori esistenti non possono sostituire una batteria, ma questo potrebbe cambiare nei prossimi anni, e dipende dalla scelta dei materiali utilizzati per fabbricarli. Attualmente tutti i supercondensatori contengono elettrodi rivestiti di carbonio, ma il professor Mircea Dinca e il suo team al MIT hanno creato una nuova classe di materiali, denominati strutture metallo-organiche (MOF), come alternativa.

Questi sono porosi come una spugna, la cui struttura labirintica presenta un’area superficiale molto maggiore a parità di massa e di volume rispetto al carbonio normalmente impiegato nei supercondensatori. Maggiore è l’area superficiale, più energia può immagazzinare il supercondensatore.

Quali svantaggi presenta la tecnologia che potrebbe trasformare le auto elettriche?

Lo svantaggio è che i MOF sono normalmente cattivi conduttori di elettricità, l’opposto di ciò che serve per i supercondensatori, ma è proprio qui che i ricercatori del MIT hanno fatto un grande passo avanti. I loro nuovi MOF conducono l’elettricità, il che, in combinazione con la grande area superficiale, apre possibilità per aumentare la densità energetica di un supercondensatore. Quindi, laddove i supercondensatori sono già densi di energia, potrebbero diventarlo anche come una batteria.

L’attuale generazione di MOF del MIT è solo un punto di partenza; si prevede che la superficie possa essere aumentata in modo significativo. Ciò potrebbe portare a un supercondensatore con una capacità di accumulo vicina a quella di una batteria, ma anche alle prestazioni di potenza spettacolari di un supercondensatore che può essere caricato estremamente rapidamente.

Uno sguardo di sfuggita

Nel 1983 la Xtrac, allora una giovane azienda di trasmissioni per sport motoristici, sviluppò un sistema idraulico unico di trazione integrale per la Ford Escort da 560 CV del campione di rallycross Martin Schanche. Ora ha annunciato un asse elettronico da utilizzare nel Campionato Mondiale di Rallycross 2021-2024. L’asse elettronico a una sola marcia può essere usato con motori fino a 335 CV. Ha una lubrificazione a carter semi-secco e un differenziale a slittamento limitato di tipo a rampa e pesa solo 21 kg. Ne verranno usati due per auto per garantire la trazione integrale.