Nella giornata del 10 maggio 2024 Alpine ha presentato la prima versione funzionante del prototipo a idrogeno con motore a combustione interna, chiamato Alpenglow Hy4, che dovrebbe rappresentare l’alternativa all’elettrico nel motorsport del futuro.
La prima versione dell’Alpine Alpenglow Hy4, che è stata rivelata a Spa in occasione della 6 Ore di Spa, scenderà in pista per un run dimostrativo sul fantastico circuito belga nella giornata di sabato 11 maggio. Il prototipo farà dei run dimostrativi anche il 14 e 15 giugno in occasione della 24 Ore di Le Mans 2024 che si correrà il 15 e 16 giugno. Nel video sottostante girato da Les Alpinistes possiamo apprezzare la vettura che assaggerà la pista nei weekend dei prossimi appuntamenti del WEC.
🚀✨ L’Alpenglow Hy4 en direct de Spa, filmée sous tous les angles!
— Les Alpinistes (@les_alpinistes) May 10, 2024
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Alpine Alpenglow Hy4: anello di congiunzione tra concept e prototipo finale a idrogeno
Il progetto del prototipo a idrogeno Alpine con motore a combustione interna parte da lontano: il concept della vettura era infatti già stato presentato in occasione del Paris Motor Show del 2022. Adesso, due anni dopo, abbiamo la prima versione funzionante con un motore da 4 cilindri a combustione interna da 2 litri. Il nome della vettura Hy4 fa infatti riferimento all’idrogeno usato come combustibile con Hy e al numero di cilindri del motore: 4. Questa però non sarà la versione definitiva del motore: per il futuro è atteso un V6 completamente nuovo e progettato per funzionare a idrogeno. Il motore del futuro avrà quindi più cilindri e, per la gioia degli appassionati, farà più rumore: essendo infatti motori a combustione interna il sound rimane simile a quello a cui siamo abituati per la gioia di chi proprio non riesce a digerire il nuovo fischio dell’elettrico. Contrariamente ai motori a idrogeno fuel cell che convertono l’energia chimica dell’idrogeno in elettricità infatti i motori a combustione a idrogeno funzionano in modo molto simile a quelli a benzina, solo che invece di bruciare benzina bruciano idrogeno. Dal momento che l’idrogeno, al contrario degli idrocarburi, non contiene atomi di carbonio, la combustione non produce CO2. Non è però tutto oro quello che luccica: sappiamo infatti che l’atmosfera terrestre è composto al 78% da azoto, al 21% di ossigeno e per l’1% da altri gas e la combustione dell’idrogeno usa l’aria dell’atmosfera. A causa della presenza dell’azoto alcuni dei prodotti della combustione sono gli ossidi di azoto, elementi fortemente inquinanti che contribuiscono al peggioramento della qualità dell’aria nelle città e vengono prodotti nelle combustioni ad alte temperature. Detto questo, continuiamo pure a vedere le caratteristiche del nuovo prototipo a idrogeno Alpine Alpenglow Hy4.
Caratteristiche tecniche: motore da 340 cavalli e telaio LMP3
Il prototipo di Alpine è stato costruito utilizzando un telaio LMP3 in materiale polimerico rinforzato con fibre di carbonio. La Alpenglow Hy4 verrà spinta da un 4 cilindri in linea turbo da 2.0 litri con un regime di rotazione massimo di 7000 rpm e in grado di sprigionare circa 340 cavalli, corrispondenti a 250 kW, usando idrogeno gassoso come combustibile. Il motore monta un sistema a iniezione diretta da 40 bar e iniezione ad acqua per ridurre le emissioni di ossidi di azoto abbassando le temperature all’interno del cilindro. Il cambio è collegato al motore tramite una frizione centrifuga. Secondo gli ingegneri Alpine tutto ciò permetterà alla vettura di raggiungere una velocità massima di 270 km/h.
Difficoltà e pericoli nella realizzazione del motore a idrogeno
Lo sviluppo di un motore che brucia idrogeno in camera di combustione ha posto gli ingegneri di Alpine di fronte ad alcune sfide: la prima è stata quella di garantire una miscela omogenea dal momento che l’idrogeno viene iniettato in forma gassosa al contrario della benzina che viene iniettata sotto forma di goccioline. L’idrogeno è un combustibile con un’alta velocità di combustione, un ampio range di limiti di infiammabilità (in aria può bruciare quando la percentuale in volume è tra il 4% e il 76%) e un’alta velocità di propagazione della fiamma. A causa di queste caratteristiche può bruciare con miscele molto magre, che garantiscono l’emissione di meno inquinanti. Con miscele vicino al rapporto stechiometrico invece si corre il rischio di incorrere in una combustione anomala: per esempio l’idrogeno può andare incontro ad accensione spontanea o accensione incontrollata prematura. Questi problemi insorgono perché l’idrogeno in tali condizioni si infiamma molto facilmente e quindi basta una parte del cilindro un po’ più calda per fargli prendere fuoco mentre per garantire il corretto funzionamento del motore la combustione dovrebbe iniziare con l’innesco della candela. Per evitare alcuni di questi inconvenienti è necessario preparare una miscela omogenea e controllare la temperatura dentro il cilindro. Le conoscenze acquisite dagli ingegneri Alpine durante lo sviluppo di questo motore permetterà loro di sviluppare una nuova versione entro la fine del 2024.
Sulla Alpine Alpenglow Hy4 l’idrogeno viene immagazzinato in 3 serbatoi posizionati ai lati e dietro al cockpit e in grado di contenere 2.1 kg di idrogeno in forma gassosa l’uno. Dal momento che l’idrogeno a temperatura e pressione ambiente ha una densità di circa 0.089 kg/m3, per immagazzinare questi 2.1 kg in tali condizioni sarebbero stati necessari serbatoi da 23 m3. Poiché in Alpine miravano a costruire un prototipo e non un autoarticolato, i serbatoi della Alpenglow Hy4 mantengono l’idrogeno a 700 bar di pressione in modo tale da diminuire il volume totale richiesto per immagazzinare il gas. Prima di essere iniettato in camera di combustione a 40 bar il combustibile deve passare attraverso un regolatore di pressione intermedio che abbassa la pressione dai 700 bar del serbatoio a 200 bar. Data l’altissima pressione interna ai serbatoi e l’alta infiammabilità dell’idrogeno sono state prese diverse contromisure per evitare di fare la fine dell’Hindenburg: i serbatoi sono certificati secondo il Regolamento numero 134 dell’Unione Europea, ovvero quello che regola le misure di sicurezza da adottare per i veicoli a idrogeno. Oltre a questo sono presenti valvole che garantiscono la rapida evacuazione in caso di incendio, sensori che monitorano in continuazione la presenza di idrogeno, una lunga check-list da effettuare per mettere in moto la vettura e un sistema di allerta con un codice a colori per segnalare i pericoli (similmente alle luci rosse/verdi per indicare problemi al sistema ibrido in Formula 1). Nel render sottostante possiamo apprezzare il posizionamento dei serbatoi ai lati del cockpit.
Esterni e aerodinamica: come nasce il prototipo Alpine Alpenglow Hy4
Le dimensioni dell’Alpenglow Hy4 sono di tutto rispetto: il prototipo di Alpine ha infatti una carreggiata di 2.10 metri, una larghezza totale di 2.15 metri, una lunghezza di 5.20 metri e un’altezza di 1.10 metri. All’anteriore la vettura ha una grande presa d’aria che soffia aria verso la parte anteriore del cockpit per poi farla confluire verso il retro della vettura. Le prese d’aria per i radiatori ad acqua e a olio sono del tipo NACA mentre la presa d’aria superiore è simile a quella delle Hypercar attualmente impegnate nel WEC. La forma del posteriore, che ricorda quella della Alpine A220, è stata rivista rispetto al concept iniziale con particolare attenzione all’ampio diffusore, che è stato reso più efficiente. Questo il contributo degli ingegneri, mentre secondo gli addetti del reparto Design di Alpine “il frontale della Alpine Alpenglow a idrogeno è stato progettato per evocare la sensazione di una cometa in arrivo dallo spazio, la cui velocità e penetrazione nell’atmosfera sono suggerite dalle particelle luminose di “polvere cosmica” dei quattro fari anteriori e dal contorno dorsale color magenta. Quest’ultimo diventa blu quando raggiunge la parte posteriore del prototipo, così come le luci verticali accanto ai tubi di scarico verticali in titanio, che simboleggiano l’idrogeno e il vapore acqueo emessi dalla combustione“.
L’idrogeno sarà il futuro del motorsport?
Questo prototipo non nasce per caso, ma arriva dopo che anche Toyota ha testato una vettura con motore a combustione interna a idrogeno. Le auto da corsa del futuro saranno quindi a idrogeno? Sicuramente è una tecnologia con un buon potenziale: l’idrogeno permette di alimentare sia macchine elettriche tramite la tecnologia delle fuel cell che auto con motore a combustione interna come il prototipo di Alpine Alpenglow Hy4. In quest’ultimo caso le emissioni prodotte dalla combustione sono molto inferiori rispetto a quelle dei motori a benzina dal momento che non viene emesso particolato né monossido di carbonio, le emissioni di CO2 sono trascurabili mentre gli ossidi di azoto possono essere ridotti a livelli molto inferiori rispetto ai motori che bruciano carburanti tradizionali. Ovviamente rimangono alcune difficoltà da superare non solo per quanto riguarda i motori, ma anche e soprattutto per quanto riguarda l’idrogeno che, sebbene sia l’elemento più abbondante dell’universo, non risulta particolarmente semplice da produrre e stoccare qui sulla nostra amata Terra. La ricerca comunque continuerà, specialmente sapendo che dalla 24 Ore di Le Mans 2027 in poi ACO autorizzerà la presenza delle auto a idrogeno mentre per quanto riguarda la Formula 1 si parla della possibilità di utilizzare motori a idrogeno a partire dal 2031.
Nella galleria sottostante possiamo apprezzare tutti i render del prototipo a idrogeno Alpine e le foto della reale Alpenglow Hy4.
