La maggior parte dei conducenti ritiene che il motore a combustione interna sia l’unico modo per spostare un veicolo. Il riscaldamento e il raffreddamento avvengono all’interno del blocco cilindri. Funziona. È onnipresente. Ma esiste una strada alternativa. Il motore a combustione esterna sposta il riscaldamento e il raffreddamento all’esterno della struttura di alimentazione principale. Sembra un passo indietro. Non lo è. In realtà è abbastanza efficiente.
Due tipi distinti hanno alimentato le automobili: il motore a vapore e il motore Stirling. Entrambi offrono vantaggi specifici che solo ora l’ingegneria moderna sta iniziando a sfruttare appieno.
La velocità dimenticata della macchina a vapore
I motori a vapore sono stati avviati in macchinari pesanti. Treni. Attrezzature agricole. Si sono dimostrati validi sotto carichi enormi. Quella prova è stata sufficiente per portarli sulle strade.
Una volta che un motore a vapore raggiunge la massima temperatura, la pressione rimane costante. Nessuna caccia all’attrezzatura. Non è necessaria alcuna trasmissione complessa. L’auto si muove e basta.
Prendi lo Stanley Rocket. Nel 1906 raggiunse le 127 miglia orarie. Cioè 204,4 chilometri orari. Quel record di velocità durò decenni. Le auto a vapore non sono scomparse dall’oggi al domani. Hanno gareggiato per anni contro le prime auto a benzina. Perché? Perché avviare un primo motore a combustione interna era pericoloso. Dovevi azionarlo a mano. Potrebbe respingersi e romperti il braccio. Gli avviatori elettrici non erano ancora stati inventati. I motori a vapore si sono appena accesi.
La comodità, però, ha vinto. Nel periodo in cui Ford lanciò il Modello T, i componenti elettrici rendevano le auto a benzina più facili da usare. I costi hanno ucciso il mercato del vapore. Le popolari auto a vapore costano circa sei volte di più di una Ford prodotta in serie. Si sono estinti lentamente. Ora, sono curiosità. Jay Leno li colleziona. Gli esempi vintage sopravvivono perché sono affidabili.
Ma i ricercatori li guardano ancora. L’efficienza del motore a vapore, combinata con la tecnologia moderna, suggerisce un potenziale ritorno.
Motore Stirling: calore dall’esterno
Il motore Stirling fu sviluppato da un inventore scozzese agli inizi del 1800. Alimentava anche le prime automobili. La sua popolarità si è arrestata rapidamente. I materiali disponibili quindi non potevano sopportare il calore estremo necessario per eseguirlo. I motori si sono sciolti o si sono guastati.
Il motore Stirling utilizza i pistoni come un motore a vapore. Ma la fonte di calore è esterna. Ora abbiamo materiali più resistenti. Abbiamo una metallurgia migliore. Lo Stirling ha un nuovo potenziale.
Può funzionare con qualsiasi tipo di carburante. Quella flessibilità ha ispirato le case automobilistiche di Detroit. Hanno sperimentato lo Stirling negli anni ’70. Hanno visto la versatilità. Hanno visto l’efficienza teorica.
Più recentemente, nel 2012, un’auto con motore Stirling ha partecipato alla Shell Eco-marathon Europe. Si trattava di una competizione per veicoli sperimentali a carburante alternativo. L’auto non soddisfaceva i requisiti del concorso. Non poteva correre. Non è riuscito a qualificarsi.
Ma riuscì a convincere ancora una volta la gente a considerare il motore Stirling. I materiali ora sono migliori. I disegni sono più nitidi. L’interesse è tornato.
Molte altre informazioni
L’efficienza del motore a vapore, combinata con la tecnologia moderna, offre alla forza del vapore un ampio potenziale per un ritorno.
Il ritorno indietro non riguarda la nostalgia. Riguarda la termodinamica. I motori a combustione interna sprecano calore. I motori a combustione esterna possono catturarne di più. Operano secondo principi diversi. Non hanno bisogno dei complessi distributori di un motore a benzina. Non hanno bisogno delle parti alternative ad alta velocità che causano usura.
Il motore Stirling è silenzioso. Funziona senza intoppi. Non esplode all’interno del cilindro. Riscalda un gas esternamente. Il gas si espande. Spinge il pistone. È pulito. È efficiente. È semplicemente difficile renderlo abbastanza piccolo per un’auto. I primi tentativi fallirono a causa dei limiti materiali. Abbiamo superato questi limiti.
Il record di velocità dello Stanley Rocket del 1906 ci ricorda che l’energia alternativa non è una novità. È stato semplicemente messo da parte. Il costo delle auto a vapore fu il killer all’inizio del XX secolo. Oggi i costi di produzione sono diversi. Le catene di fornitura sono diverse. Le barriere sono tecniche, non solo finanziarie.
Gli esperimenti di Detroit degli anni ’70 ne dimostrarono l’intento. L’iscrizione alla Shell Eco-marathon del 2012 ha mostrato il tentativo. Il risultato è stato un fallimento sulla carta, ma un successo nella consapevolezza. La conversazione è ricominciata.
I ricercatori moderni ritengono che il percorso di combustione esterna offra un percorso praticabile per la futura progettazione automobilistica. Non necessariamente per i record di velocità. Ma per l’efficienza. Per la flessibilità del carburante. Per un tipo di guida diverso.
Il motore a combustione interna vinse la gara un secolo fa. Ciò non significa che sia l’unico modo. Significa solo che in quel momento era il modo più conveniente. La comodità cambia. Adesso l’efficienza conta di più. Il motore a combustione esterna è ancora qui. Aspettando il momento giusto.
