Il Politecnico di Torino ha avviato nel 2018 il primo centro universitario di ricerca in Italia che sperimenta le automobili del futuro. Si chiama C@rs e testa veicoli privati e commerciali per la Commissione europea e le aziende produttrici di autoveicoli. Un centro d’avanguardia, focalizzato su efficienza energetica e guida autonoma. Il reportage di Moveo in uno dei laboratori più innovativi sulla mobilità sostenibile

Quando tra due generazioni si ricorderà come e si è sviluppata la modalità di alimentazione dei veicoli ad alimentazione elettrica e come i comandi vocali per la guida autonoma hanno sostituito le azioni umane di movimento meccanico su un oggetto chiamato “volante“, saranno probabilmente citati laboratori come C@rs. Nato nel 2018, C@rs è uno degli 11 Centri Interdipartimentali che il Politecnico di Torino ha istituito per creare centri di ricerca multidisciplinari utili per rispondere alle diverse esigenze del mondo dell’industria automobilistica e delle istituzioni locali, nazionali ed europee. 

Ingresso della sala test del Centro C@rs – Credits: Moveo

A cosa serve il laboratorio C@rs

Entrando nel laboratorio torinese sulle auto che popoleranno il nostro futuro si ha subito l’impressione di un’officina operativa. Operai impegnati nel movimento di materiali di vario genere, ricercatori attenti ai dati che arrivano sugli schermi dalla sala test, centrale nel lavoro di C@rs: tutto offre l’impressione di come la ricerca possa essere calata davvero su strada. Ad esempio tramite i prototipi di piccole macchine utilitarie.

Veicolo sperimentale totalmente elettrico nel laboratorio C@rs – Credits: Moveo

Il Centro C@rs del Politecnico di Torino lavora allo sviluppo di veicoli ecologici, alle soluzioni utili alla sharing mobility e in generale alla mobilità sostenibile. Focalizzando un’attenzione particolare sui sistemi di propulsione alimentati da carburanti alternativi, sistemi elettrici e ibridi, veicoli a emissioni zero. Quindi il Centro del Politecnico si occupa di studiare soluzioni per la mobilità sicura e integrata, così come il funzionamento dei veicoli connessi e lo sviluppo di progressi tecnologici sui veicoli autonomi. Ad esempio, prototipi creati per soli motivi di ricerca che si propongono sia per l’alimentazione full electric come per una guida autonoma integrata.

Veicolo sperimentale nel laboratorio C@rs – Credits: Moveo

Una delle caratteristiche peculiari del laboratorio sulle auto del futuro del Politecnico di Torino è l’impiego di una propria piattaforma di test, utile per validare nuovi veicoli o una particolare componentistica innovativa. “Questi obiettivi ci spingono a portare una visione olistica su tutto il sistema di efficientamento del consumo energetico di un veicolo” spiega Nicola Amati, coordinatore del centro C@rs.

Moveo ha avuto l’opportunità di visitare questo centro davvero innovativo. Non è un modo di dire: al mondo esistono solo altri due centri di ricerca universitari di questo tipo, negli Usa e in Germania. Ma quello di Torino, il più recente tra i tre, ha alcune peculiarità uniche.Questo spazio è un’infrastruttura di prova per progetti di vario genere – segue Amati – Ad esempio, la Commissione europea ci chiede un certo tipo di verifiche e noi le portiamo avanti. Per dare seguito alle sue politiche sulla mobilità, ha bisogno di risultati che devono avere una prova sperimentale e noi le realizziamo. La seconda tipologia di servizi di C@rs è verso l’industria, per soddisfare le richieste di un costruttore di veicoli o di un componentista“.

Sala test C@rs – Credits: Politecnico di Torino

Una sala test nel laboratorio per ogni scenario virtuale

Il Centro conta circa 60 professionisti impiegati, tra accademici, ingegneri, dottorandi e assegnisti di ricerca. Per la sua nascita è stato finanziato con oltre 7 milioni di euro dal Politecnico: di questi fondi, oltre 5 milioni sono stati investiti per realizzare l’infrastruttura di test. “A livello nazionale è l’unica infrastruttura presente in un centro universitario, poi ci sono aziende che hanno un’infrastruttura interna come Ferrari o Maserati: diciamo che quindi è la terza infrastruttura di questo tipo in Italia. A livello internazionale ne esistono altre due, ma la nostra ha un’area test particolarmente all’avanguardia” segue il coordinatore di C@rs. La sala prove nasce per testare il veicolo anche con strumenti utili per la guida autonoma. All’interno della sala sono replicate le diverse tipologia di condizione ambientale e di guida. Infatti se dobbiamo immaginare l’inserzione della guida autonoma bisogna stimolare adeguatamente i sensori per i test. E quindi renderli connessi agli scenari virtuali che simulano queste condizioni”.

Sala test C@rs – Credits: Politecnico di Torino

Come abbiamo modo di vedere, quando un veicolo entra in sala test è prima sollevato e quindi collegato alle dinamo. Per replicare le condizioni di guida vera, di fronte al veicolo c’è un ventilatore che spara contro la macchina un flusso d’aria uguale rispetto alle condizioni reali osservate nello scenario virtuale replicato a schermo. Ciò serve a simulare quanto più possibile le condizioni reali di guida.

“Laboratori come C@rs sono e saranno un’alternativa concreta a quello che oggi è il test su strada. Oggi ci vogliono 250 milioni di chilometri per testare una tecnologia che possa essere certificabile. E di cui quindi si possa dire che è stata testata su strada ed è quindi sicura: bisogna affrontare con successo tutti i possibili scenari. Nebbia, neve, pioggia, sabbia, asfalto bagnato, ghiacciato, dalla qualità più o meno buona. Nei processi su strada si perdono molte informazioni, i costi sono molto alti così come il dispendio di energia rispetto agli stessi test che noi eseguiamo nella sala”

Analisi dei dati nel laboratorio C@rs – Credits: Politecnico di Torino

Laboratorio di veicoli elettrici: innanzitutto, la sicurezza

Il lavoro del laboratorio sulle auto elettriche e a guida autonoma è importante innanzitutto in termini di sicurezza stradale: secondo l’Onu, sono circa 1,3 milioni le persone che attualmente muoiono ogni anno a causa di incidenti stradali. Noi oggi possiamo supportare a livello tecnico le decisioni della Commissione europea, che quindi può agire politicamente grazie ad una base scientifica solida”. Uno dei grandi temi sulle auto elettriche è il problema della combustione delle batterie elettriche, grande critica spesso mossa per criticarne il funzionamento (e quindi la sostituzione). Si tratta infatti di un tema importante da risolvere, come già raccontato da Moveo. Nel laboratorio del Politecnico di Torino, che lavora al momento principalmente sulle auto elettriche, è stato sviluppato un sistema di spegnimento molto efficace.

Apparecchi a C@rs – Credits: Politecnico di Torino

“Questo strumento l’unico attualmente disponibile che consente di poter eseguire la caratterizzazione sperimentale di pacchi batterie ancora non certificati. Sono le sting ray, punture liquide che irrorano d’acqua un pacco batterie. Una centralina con condotte arriva nella sala test, in modo automatizzato quando c’è un allarme: appena c’è l’alert, arriva l’acqua. Questo meccanismo sostituisce la persona che su strada andrebbe lì con l’idrante a spegnere un eventuale incendio”, spiega il coordinatore. Un sistema verso il quale anche i vigili del fuoco di alcune nazioni, ci dice Amati, sono molto interessati: potrebbe infatti essere collocato su un furgoncino per intervenire prontamente a bloccare una vettura che è in fiamme. Altra questione circa la sicurezza riguarda la sua connessione digitale. “Un nostro team lavora sulla cybersecurity, che è un tema ma non un problema assoluto. Il trend è quello di un veicolo che sarà connesso: bisogna lavorare affinché non ci siano problemi di hackeraggio. Chiudere alla rete il veicolo non è la soluzione: si andrà nella direzione del veicolo che scambia informazioni con altri. Ma è una questione che stiamo imparando ad affrontare”, segue Amati. Infine, gli obiettivi di sostenibilità imposti dalla Commissione europea. La riduzione dei consumi, che impone che dal 2035 non si potranno vendere veicoli passeggeri e commerciali che emettano Co2. Il laboratorio di Torino lavora infatti anche su come adeguare i veicoli al nuovo modello Euro 7 che presto sarà ufficializzato nell’Ue.

Auto elettriche e a guida autonoma nel laboratorio C@rs

“Si lavora su veicoli che variano dalla grandezza di una Smart a quella di un furgone Daily, spiega il responsabile di C@rs. Secondo Amati, nel breve e medio periodo tutto è focalizzato sull’elettrico, perché è la tecnologia più pronta per soddisfare esigenze al 2035. “Noi non ci occupiamo delle infrastrutture ma del sistema veicolo: nel breve periodo, l’elettrico è l’unica soluzione. C’è tanto da fare, ma è vero che la tecnologia più pronta. Nel medio e lungo periodo bisogna concentrarsi su combustibili alternativi come idrogeno, combustibili sintetici e biofuel“.

Centro C@rs – Credits: Politecnico di Torino

A C@rs c’è quindi grande concentrazione sui veicoli a guida autonoma e connessa. “C’è una forte sete di veicoli elettrici con maggiore autonomia possibile. Cioè parco batteria più piccolo, che vuol dire massima efficienza alla guida. La Power train deve essere il più possibile efficiente, ma non basta: il tema della ricarica è molto significativo. Il collo di bottiglia è sempre il pacco batteria: che significa tanto peso e il peso riduce l’efficienza. Quindi elettrificazione significa anche inserire dei sistemi elettrificati che permettono di aumentare efficienza, come l’elettrificazione dell’autotelaio”. Pensiamo ad esempio alle sospensioni che non saranno più quelle tradizionali. Oggi infatti l’ammortizzatore di un’autovettura consuma mediamente 100 watt: un’autovettura consuma quindi complessivamente circa 500 watt solo per questa funzione.

“Per recuperarli, stiamo sviluppando degli ammortizzatori elettrificati: delle dinamo, al posto dell’olio che dissipa energia. Così otteniamo una macchina elettrica collegata a un sistema di leve raggi che consente di avere la stessa funzione ma di recuperare energia. Anzi, l’obiettivo è fare in modo che quel sistema sia anche un ammortizzatore attivo, e quindi aumentare il livello di comfort dei passeggeri“.

Ricercatori al lavoro nella sala controllo del Centro C@rs – Credits: Politecnico di Torino

Aerodinamica e risparmio energetico

Al momento il SUV è un modello di automobili molto popolare. Questa tipologia di veicolo ha un coefficiente aerodinamico molto basso e quindi nasce un’opportunità di efficienza basata sull’aerodinamica dei veicoli. “Per questo – riprende Amati – avere delle sospensioni che consentano di alzare e abbassare il veicolo regola lo sforzo delle sospensioni e così il veicolo diventa più intelligente. Questo significa risparmio energetico tramite l’adozione di sistemi di guida autonoma”. Un’altra suggestione su cui lavora C@rs è lavorare sulle strategie di inseguimento del veicolo. “Pensiamo alle auto davanti alle nostre, ad esempio, in autostrada. Se le seguiamo in un modo piuttosto che un altro otteniamo dei benefici energetici significativi. Possiamo farlo in modo più o meno aggressivo e anche questa azione si traduce in un risparmio energetico. Pensiamo come se quest’azione fosse una molla: più e rigida e più si consuma, più è elastica e meno si consuma”. Un altro esempio di come la guida autonoma possa essere un beneficio di efficienza energetica che consente un risparmio di carburante, e quindi, in senso più ampio, un vantaggio per l’ambiente. Anche considerando questi aspetti la ricerca del laboratorio C@rs diventa preziosa per la costruzione di un futuro sostenibile e lo sviluppo dell’innovazione nella mobilità: non solo a livello nazionale, e non solo nel campo strettamente automobilistico.

Laboratorio C@rs – Credits: Politecnico di Torino