Un’auto elettrica capace non soltanto di consumare pochissimo, ma addirittura di produrre più energia di quella necessaria per gli spostamenti quotidiani. È questa l’idea alla base della Deep Orange 17, concept sviluppata alla Clemson University in collaborazione con gli ingegneri di BMW. Una sperimentazione che prova a spostare il dibattito sull’efficienza dell’auto elettrica oltre la tradizionale rincorsa a batterie sempre più grandi e colonnine sempre più potenti.

Il progetto nasce all'interno di Deep Orange, programma del Department of Automotive Engineering della Clemson University che porta gli studenti a progettare, ingegnerizzare e costruire prototipi funzionanti confrontandosi direttamente con l'industria automobilistica. Per Deep Orange 17 il partner principale è proprio BMW of North America.

Un’auto elettrica che vuole diventare «energy positive»

Il concetto di partenza è semplice, almeno sulla carta: invece di chiedersi esclusivamente quanta autonomia possa offrire una vettura elettrica, gli studenti hanno provato a ribaltare la prospettiva. Può un'automobile generare, nell'arco della giornata, più energia di quella utilizzata per muoversi?

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La risposta è un prototipo biposto, soprannominato Luminetta, nel quale il fotovoltaico non rappresenta un semplice accessorio destinato ad alimentare qualche servizio di bordo. La carrozzeria integra oltre 1.700 celle fotovoltaiche, trasformando buona parte della superficie esterna dell'auto in un sistema per raccogliere energia solare.

La differenza rispetto ad altri esperimenti di auto con pannelli solari è importante. Qui l'energia prodotta dal sole entra nel cuore stesso del progetto e del suo bilancio energetico, mentre normalmente il fotovoltaico applicato alle automobili offre un contributo relativamente limitato all'autonomia complessiva.

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Il segreto non è soltanto nel Sole

Pensare che Deep Orange 17 sia semplicemente un'elettrica ricoperta di pannelli fotovoltaici sarebbe però riduttivo. L'efficienza nasce soprattutto dal modo in cui è stata progettata l'intera automobile.

Uno degli elementi più significativi è il peso. Secondo i dati diffusi sul progetto, il prototipo pesa circa 1.212 libbre, poco meno di 550 kg, un valore lontanissimo dalle masse ormai abituali delle moderne auto elettriche. Per raggiungerlo sono stati utilizzati acciaio, alluminio, fibra di carbonio e componenti metallici realizzati attraverso stampa 3D.

È una scelta che porta con sé una riflessione interessante per l'intera industria. Negli ultimi anni una parte importante dello sviluppo delle elettriche si è concentrata sull'aumento della capacità delle batterie per offrire autonomie superiori. Batterie più grandi, però, significano generalmente maggiore peso, costi più elevati e più energia necessaria per muovere la vettura.

Deep Orange 17 percorre la strada opposta: ridurre drasticamente l'energia richiesta dall'auto prima ancora di chiedersi quanta energia sia possibile immagazzinare.

Oltre 1.700 celle solari integrate nella carrozzeria

Il sistema fotovoltaico è stato sviluppato lavorando anche con il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems. Una delle difficoltà maggiori nell'applicazione del fotovoltaico alle automobili è infatti molto concreta: un'auto non resta sempre perfettamente orientata verso il Sole e può essere continuamente interessata da ombre parziali.

Il sistema è quindi progettato affinché la produzione energetica possa continuare anche quando alcune zone della vettura non ricevono direttamente la luce solare. L'automobile può inoltre generare elettricità sia durante la marcia sia quando rimane parcheggiata.

Aerodinamica, frenata rigenerativa, gestione intelligente della coppia e ottimizzazione del gruppo propulsore completano il lavoro svolto per abbassare il fabbisogno energetico.

Persino la forma della carrozzeria ha una spiegazione tecnica: per il suo sviluppo gli studenti si sono ispirati anche al pesce scatola, studiandone le caratteristiche aerodinamiche per cercare di combinare una bassa resistenza all'avanzamento con uno spazio interno utilizzabile.

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La simulazione: energia in più dopo gli spostamenti quotidiani

È qui che Deep Orange 17 diventa particolarmente interessante. Il team ha effettuato simulazioni prendendo in considerazione condizioni meteorologiche e di irraggiamento solare differenti in città come Greenville, Francoforte, Madrid e Mumbai.

Considerando un utilizzo quotidiano di circa 12 miglia, poco più di 19 km, le simulazioni indicano che la vettura potrebbe produrre abbastanza energia solare da compensare quella utilizzata per il tragitto e generare un surplus.

Secondo i risultati riportati, questo surplus corrisponderebbe mediamente a circa 31 miglia, quasi 50 km, di autonomia aggiuntiva.

Naturalmente questo non significa che sia stata inventata un'automobile capace di creare energia dal nulla. Il punto è completamente diverso: l'energia arriva dal Sole e l'efficienza del veicolo permette, in determinate condizioni di utilizzo e irraggiamento, di raccoglierne più di quanta ne venga consumata negli spostamenti presi come riferimento.

Una distinzione fondamentale per non trasformare un interessante progetto ingegneristico in una promessa impossibile.

La collaborazione con BMW

Dietro Deep Orange 17 c'è anche BMW, che sostiene il programma della Clemson University mettendo a disposizione competenze, mentorship e supporto allo sviluppo.

Il progetto Deep Orange ha infatti una finalità che va oltre la singola automobile: permette agli studenti di lavorare secondo dinamiche simili a quelle di un costruttore o di un fornitore Tier 1, passando dall'analisi iniziale alla progettazione, fino alla costruzione di un prototipo funzionante.

Ed è probabilmente questo l'aspetto più interessante per il settore automobilistico. Deep Orange 17 non deve essere interpretata come l'anticipazione di una BMW solare pronta ad arrivare nelle concessionarie, ma come un laboratorio nel quale mettere alla prova tecnologie e soluzioni che potrebbero trovare applicazione sulle automobili future.

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Batterie più grandi non possono essere l'unica risposta

La Deep Orange 17 solleva soprattutto una questione che l'industria automobilistica dovrà affrontare sempre più seriamente: l'efficienza di un'elettrica non può essere misurata soltanto attraverso la capacità della batteria e il numero di chilometri dichiarati.

L'automobile resta un sistema complesso nel quale massa, aerodinamica, pneumatici, elettronica, rendimento del powertrain e recupero dell'energia incidono direttamente sui consumi.

In questo senso il progetto della Clemson University difende, indirettamente, anche il valore dell'ingegneria automobilistica. La transizione energetica non può ridursi alla sostituzione di un motore termico con una grande batteria e uno o più motori elettrici. La vera sfida consiste nel progettare automobili che abbiano bisogno di meno energia per svolgere lo stesso lavoro.

Il fotovoltaico può aggiungere un ulteriore tassello. Non necessariamente renderà ogni automobile indipendente dalla rete elettrica, soprattutto nei Paesi e nelle stagioni con minore irraggiamento, ma può diventare parte di una strategia complessiva nella quale ogni watt recuperato o prodotto contribuisce all'efficienza.

Deep Orange 17 rimane un prototipo sperimentale e le sue prestazioni energetiche dovranno essere valutate nel mondo reale. Ma proprio per questo il progetto è interessante: non promette semplicemente una batteria più grande, prova a immaginare un'automobile che abbia bisogno di molta meno energia.

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