Il problema del costo del carburante, e in generale dell’energia, non è del costo in sé, ma dello spreco nel suo utilizzo.
L’aumento del costo dei carburanti provoca sempre accese polemiche. La frontiera dei 2 €/l per la benzina si sta avvicinando, con il conseguente aumento generalizzato dei prezzi.
Puntualmente, parte la caccia al colpevole: il petroliere che specula, lo Stato con le accise, le Regioni con l’addizionale, i benzinai...
All’opinione pubblica, però, sfugge sempre un aspetto fondamentale del problema: la tecnologia con la quale estraiamo l’energia da un combustibile è intrinsecamente poco efficiente e vecchia di oltre 200 anni.
Le macchine termiche, con le quali viene prodotta la quasi totalità dell’energia consumata nel mondo (motori a combustione interna, ma anche motori aeronautici o turbine a vapore di centrali termoelettriche e nucleari, etc...), sfruttano il principio secondo cui l’energia ottenuta dall’espansione di un gas da un volume V2 a V1 dopo averlo riscaldato è superiore a quella che è stata necessaria per comprimerlo da V1 a V2, quando era più freddo: questo è evidente nei motori a combustione interna (m.c.i.), nei quali l’aria aspirata dal pistone viene compressa (prelevando energia dall’albero motore) e poi espansa dopo essere stata riscaldata da una combustione che avviene nell’aria di processo stessa. Il pistone raccoglie questa energia e la trasmette all’albero motore: poiché l’energia restituita è superiore a quella ceduta durante la compressione, il bilancio è positivo ed il motore produce un “lavoro”1.
Il teorema di Carnot, però, definisce un limite teorico al rendimendo di questo processo, legato al fatto che il calore è una forma “degradata” di energia, e, quindi, una volta che abbiamo “bruciato” l’energia immagazzinata nel combustibile in calore, non possiamo più sfruttarla completamente. Il rendimento è funzione della massima temperatura raggiunta dalla combustione e, poiché la parzializzazione viene fatta riducendo la portata di combustibile, si abbassa il rendimento teorico che, in condizioni normali di utilizzo, non è superiore al 50-60%.
Il rendimento di un motore a combustione interna reale, poi, è ulteriormente penalizzato dalle parti in movimento accessorie (albero/i a camme, pompe dell’olio e di alimentazione del combustibile, etc...), dalle perdite dirette di calore dalle pareti dei cilindri (raffreddano i gas combusti prima che si espandano e spingano il pistone), dalle perdite fluidodinamiche nei condotti di aspirazione e di scarico, e per ultimo, ma non meno importante, dal fatto che un motore a pistoni ha una caratteristica (curva) di potenza che mal si sposa con quella richiesta da un’automobile: infatti, un motore non può partire da fermo, ma ha bisogno di un sistema di disaccoppiamento con la trasmissione (frizione o convertitore di coppia) e di un cambio di velocità per adattare i differenti regimi di rotazione di motore e ruote. Realizzare un motore che abbia un buon rendimento in tutto il suo campo di funzionamento, ipotizzabile tra un 10-60% di carico e 20-70% di velocità di rotazione, è praticamente impossibile, quindi si cerca un compromesso che, però, non ottimizza i consumi.
Alla fine, un’automobile a benzina (o a metano o GPL) porta alle ruote un 20-25% dell’energia posseduta dal combustibile, valore che può salire a un 30-35% per un’auto equipaggiata con un motore a gasolio; il resto, lo butta via sotto forma di calore nei gas di scarico e nel sistema di raffreddamento.
D’altra parte, il management dell’industria automobilistica non ha motivazioni per investire a lungo termine su soluzioni diverse da quelle già consolidate (per quanto inefficienti), a meno che non diventi una necessità dettata dal mercato; il mercato stesso, quindi, dovrebbe sviluppare una maggiore sensibilità sul problema dello sfruttamento efficiente delle risorse energetiche, oltre che sul loro costo (che, probabilmente, sarà sempre più alto): la benzina a 4 €/l non sarebbe un problema, con un’auto che con un litro percorre 60 km...
1 In senso strettamente termodinamico.
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