Mancano 100 giorni alla SEM e..

Entrando in laboratorio si respira un’aria strana, quasi fastidiosa. . Stagno, bio-etanolo, fibra di carbonio, grasso, e una “quantità” di persone che fan sì che non ci sia un odore proprio piacevole…… 

Questo non è il solito “post” tecnico perchè da oggi, a 100 giorni dall’inizio della SEM, non ci sarà più tempo per studiare la soluzione migliore, per rendere più efficiente il componente disegnato e neanche tempo libero per sé stessi. Oggi il Team ha superato il punto di non ritorno, da questo momento in poi non si può più tornare indietro, non si può più scherzare o “giocare” tutti, vecchi e nuovi membri del Team, devono fare sul serio, si deve dare “sostanza” ai mesi di lavoro.

Il Team H2politO pronto per la 30esima Shell Eco-marathon

E’ in questa fase che oltre ai veicoli si “plasma” il team, quello vero, unito e grintoso, ma soprattutto umano. Aree tecniche intere che per mesi hanno lavorato dietro ai loro PC o chiusi in una sala prove motori devono amalgamarsi, e devono farlo bene e in fretta… perché IDRA E XAM devono scendere in pista il prima possibile, in modo da far diventare realtà le sequenze di operazioni, lunghi discorsi, sguardi d’intesa, problemi irrisolvibili e piccoli intoppi. Non serviranno più mail o riunioni a realizzare ciò, occorre lavorare fianco a fianco, km dopo km in pista.

Perché quando sei nei box, nel bel mezzo dell’Europa, devi essere semplicemente perfetto, devi aver previsto tutto. Devi essere consapevole che il lavoro di un anno di un intero Team, di tutti quei ragazzi che oramai son diventati parte di te, dipende anche dalla qualità del tuo contributo. Il risultato è il prodotto di ogni singolo sottosistema che deve funzionare insieme, basta il minimo errore per far fermare l’auto lungo la pista. E per chi c’è già passato questo significa avere le lacrime agli occhi…

In quel centro congressi che per tutto l’anno ospita gente che parla, che vende e che discute per una settimana diventa un box in cui ho respirato l’aria più dolce che possa esistere. Anche L’acre odore di “ansia” che prima era facilmente distinguibile ora è completamente compensato da un profumo che non avevo mai sentitodiverso, nuovo, perfettamente equilibrato, sembra il risultato degno del più grande “maitre parfumeur” francese. Attenzione non è facile immergersi in quell’atmosfera nuova, diversa da quella che ti ha sempre circondato, non la conosci. Certo ti sei preparato, hai studiato, sei diventato esperto, ma anche conoscere perfettamente la teoria le tecniche di nuoto non dà la sicurezza di essere un provetto nuotatore.

La porta a vetri di quel paddock improvvisato non è una normale porta, non divide due ambienti dello stesso stabile, divide il mondo delle equazioni, delle ipotesi, l’idealità di un numero da quello reale. Quello in cui non puoi applicare un coefficiente “correttivo” per far convergere il modello e ottenere i risultati migliori, quello in cui non hai più tempo di rifare “un attimo” i calcoli , è il mondo del “pánta rêi” di Eraclito. Non si può tornare indietro. 

Il primo respiro in quella nuova atmosfera ti toglie il fiato. E lì ci sono due possibilità, o quell’aria ti “gasa” come il protossido d’azoto dei dragster oppure ti soffoca facendo emergere tutta la tensione che si è accumulata per un anno. Non sei però un esploratore solitario, ricordi che al tuo fianco hai il tuo Team, magari ragazzi che quell’aria l’hanno già respirata e che sanno quanto sia dolce, e che son tornati per riassaporarla insieme ai compagni. Basterà uno sguardo, un veloce scambio di emozioni per far scomparire quella “cosa” che è l’ansia, in grado di distruggere in un attimo un anno di lavoro.

Ora prova di nuovo a inspirare profondamente a pieni polmoni e 3…2…1…via!!! Eccolo l’instante che vale un anno, la frazione di secondo in cui tutti i problemi, tutte le paure svaniscono e rimane solo il leggero fischio sempre più acuto di un motore elettrico che accelera. 

La senti ora quell’energia che dal centro del petto esplode? Lo riconosci ora quel profumo?

Ecco quello è il profumo della vittoria…… ed è per quel profumo che ora iniziamo a “lottare”!!

Race on the track dreaming the road: XAM, the 120 km/l urban concept

eXtreme Automotive Mobility or, in other words, XAM. This is the name of ours Urban Concept, designed and built in 2011 that in May 2015 will blow out its fifth candle, reaching one lustrum of activity. As the name suggests XAM is a very particular vehicle, in fact it has been designed to join, in conformity with the rules of the competition, features of urban vehicles and innovative solutions with the aim of reaching the best result in race, i.e. the best fuel efficiency. For this reason XAM is for sure the vehicle, among the participants to Shell Eco-marathon (SEM), that is closer to a real city car and, as many box visitors suggest, probably the best-looking one.

XAM in action on the track at the Shell Eco-marathon 2014

Let us take a closer look. First of all XAM, as IDRA, takes part to Shell Eco-marathon. But, unlike the prototype presented last week on this blog, it competes in Alternative Fuels Urban Concept category, i.e. hybrid vehicles fueled with second generation bio-ethanol (E100). This category has been introduced to induce Shell Eco-marathon Teams to design and put on the track vehicles more similar to the ones that we see every day in our cities. In fact the race format too reflects this will to get closer the competition to what happens on the roads. So the competing vehicles must run the 1.6117 km long street circuit for a total of 10 laps, at the end of which must execute a start & stop procedure, as it was a traffic light. This distance must be covered in a maximum of 39 minutes, i.e. with an average speed of 25 km/h, that represents a typical value of average speed in the downtown of a big city.

The track surrounding the Ahoy Arena (Rotterdam, Nederland)

where is run the Shell Eco-marathon

From the technical point of view XAM is a parallel hybrid vehicle (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), i.e. it has an electric engine that takes charge of the acceleration phase, while a 50cc Honda scooter adapted internal combustion engine is dedicated to the maintenance of the cruise speed and to the regeneration of supercaps. This latters aren’t conventional batteries but capacitors with very high capacitance. This because, despite of the apparent drawback of having very little discharge time, they have a higher specific power with respect to a traditional battery stack and minimum recharge time, fundamental during the race as for the regulation the accumulators must have the same state of charge at the beginning and at the end of the run, for this reason having little recharge time means less work by the engine and, obviously, better fuel efficiency. The two engines are coupled to the same fixed transmission ratio transmission, designed and optimized as a whole in the Team. By the way, the most critical component for the performance in the competition, i.e. the fuel efficiency, is the thermal engine for its relatively low efficiency. A standard thermal engine has an efficiency (the ratio between the useful energy output and the energy spent for the operation) around 30 % indeed, while an electric motor is between 85% and 90% of efficiency.

For this reason is fundamental to optimize every aspect of XAM’s bio-ethanol engine, done through experimental test on both fuel efficiency and ECU mapping on our Engine Test Bench in the Dipartimento di Energia’s Lab by the Powertrain area Members of Team H2politO. This tests give the data for the dimensioning of intake and exhaust too.

For the optimization of the powertrain in the 2013/2014 campaign XAM has been object of a complete revolution in its “heart”. In fact the older 35 cm3 Honda engine, adapted from a mower, has been substituted by the actual unit: a 50 cm3 engine coming from the Honda Vision scooter, tuned to be mounted on the test bench and on the car and to improve its performance during the race.
Moreover XAM is equipped with special Michelin tires, capable of a very low rolling resistance coefficient, a very important contribution to the breakdown of the consumption.

In May 2014 we had some problems and malfunctions but we made a satisfying result: 120 km/l and new fuel efficiency record for XAM on the street circuit of Rotterdam. But the new engine didn’t performed at its whole potential, Team’s will to improve is huge and we hope that, with the new updates for the 2015 season we’ll go far and we hope that the dreamed 200 km/l achievement would be attained.

Correre in pista sognando la strada: XAM, l'urban concept da 120 km/L

eXtreme Automotive Mobility o, in altre parole, XAM. E’ questo il nome del nostro Urban Concept progettato e costruito nel 2011 e che a maggio 2015 spegnerà la sua quinta candelina, sancendo un lustro di attività. Come suggerisce il nome si tratta di un veicolo molto particolare, in quanto è stato concepito per unire, nel rispetto del regolamento della competizione, caratteristiche direttamente confrontabili con auto cittadine e soluzioni innovative ma con l’obiettivo di raggiungere un ottimo risultato in gara, ovvero avere la massima efficienza. Infatti, tra i partecipanti alla Shell Eco-Marathon (SEM), XAM è senza ombra di dubbio il veicolo che più si avvicina ad una vera citycar e, come suggeriscono i molti visitatori del box del Team, probabilmente la più bella.

XAM in azione sul tracciato della Shell Eco-Marathon 2014

Ma vediamola più da vicino. Innanzitutto XAM, come IDRA, partecipa alla Shell Eco-Marathon. Ma, a differenza del prototipo, già presentato su questo blog la settimana scorsa, concorre nella categoria Alternative Fuels Urban Concept, ovvero veicoli ibridi alimentati da bioetanolo di seconda generazione. La categoria è stata ideata per far presentare ai Team impegnati nella competizione veicoli più vicini a vere city car, infatti  anche la gara ricalca questa volontà di avvicinare la competizione a quello che accade sulle nostre strade cittadine, infatti i veicoli partecipanti devono percorrere il tracciato cittadino di 1,6117 km per un totale di 10 giri, eseguendo al termine di ognuno una procedura di start & stop, proprio come se si trattasse di una fermata ad un semaforo. Questa distanza va inoltre percorsa in meno di 39 minuti, ovvero mantenendo una velocità media di circa 25 km/h, che rappresenta la velocità media tipica di un grande centro urbano.

Il tracciato dell'Ahoy Arena sul quale si corre la Shell Eco-Marathon

Dal punto di vista tecnico XAM è un veicolo ibrido parallelo (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), ovvero un motore elettrico si occupa della trazione in fase di accelerazione, mentre un motore a combustione interna (derivato da uno scooter 50 cc e fornito da Honda Italia) è dedicato al mantenimento della velocità di crociera e alla ricarica dei supercap. In particolare questi ultimi non sono, ovviamente, delle convenzionali batterie ma dei condensatori di capacità molto elevata, questo perché, nonostante l’apparente svantaggio di avere tempi di scarica molto ridotti, consentono di avere una potenza specifica molto maggiore di un pacco batterie convenzionale e tempi di carica minimi, aspetto fondamentale per la competizione in quanto gli accumulatori devono, per regolamento, possedere lo stesso livello di carica alla partenza e all’arrivo e tempi di carica minori significa meno lavoro del motore termico e, ovviamente, minori consumi. I due motori sono accoppiati alla stessa trasmissione a rapporto fisso, progettata ed ottimizzata interamente dal Team. Ovviamente il componente che maggiormente influenza il risultato di gara è il motore termico, per via della sua bassa efficienza, infatti  basta pensare che un motore termico standard ha un rendimento (cioè il rapporto tra energia utile sviluppata ed energia spesa per il funzionamento) di circa il 30%, mentre per un motore elettrico è del 85-90% . Per questo motivo è di fondamentale ottimizzare ogni aspetto del motore a bio-etanolo di XAM, obiettivo che viene raggiunto grazie a prove di consumo e mappature della centralina controllo motore effettuate sul nostro banco prova presente nel Laboratorio del Dipartimento di Energia e condotte dai ragazzi dell’area Powertrain del Team. Le prove forniscono anche i dati per il dimensionamento dei sistemi di aspirazione e scarico ma anche della trasmissione.

E’ anche per l’ottimizzazione del powertrain che, nella stagione 2013/14, XAM ha subito una profonda rivoluzione per quanto riguarda il suo “cuore” passando da un motore 35 cm3 derivato da un tosaerba ad un’unità 50 cm3 proveniente dallo scooter Honda Vision, adattato per essere montato a banco e a bordo veicolo per migliorarla le performance del veicolo alla competizione.

XAM inoltre è equipaggiata da speciali pneumatici, forniti da Michelin, a bassissimo coefficiente di resistenza al rotolamento che danno un importante contributo all'abbattimento dei consumi.

A maggio 2014 non sono mancati i problemi e i malfunzionamenti, ma il risultato è stato soddisfacente: 120 km/L e nuovo record di consumi per XAM sul circuito cittadino di Rotterdam. Ma il nuovo motore non ha ancora avuto occasione di dimostrare completamente il suo potenziale, la voglia di migliorare del Team è tanta e, speriamo che, con gli aggiornamenti previsti per il 2015 si riesca ad andare lontano e si possa raggiungere i tanto sognati 200 km/L.