Ibrido (leggero), elettrico e idrogeno: Voith c’è

Come noto l’anima ibrida leggera dei nuovi Urbanway e Crossway Hybrid di Iveco Bus è firmata da Voith. Altrettanto conosciuta è la tecnologia elettrica VEDS scelta finora da player di primo piano come Otokar e Wrightbus e il sistema di stoccaggio H2 Plug & Drive, in materia di idrogeno. «In questo contesto, l’attenzione è rivolta in particolare alle applicazioni per il trasporto pesante: la produzione industriale del sistema è prevista per l’inizio del 2025», ci racconta Mariaelena Rinaldi, Director Mobility di Voith Turbo.

L’Urbanway hybrid di Iveco Bus è una delle principali novità di prodotto lanciate quest’anno. Ed è noto che lo zampino tecnologico, in ambito di modulo ibrido leggero, sia quello del gruppo Voith. Si tratta di una novità che si inserisce all’interno del lancio di un prodotto nuovo, il Voith DIWA Next…

«DIWA NXT combina il principio DIWA del convertitore/differenziale con l’ampliamento a 7 dei rapporti di trasmissione. Il risultato è un ulteriore incremento della elasticità del cambio per eccellere in economicità di esercizio su tutti i profili di missione dell’utilizzo di linea. La gestione dell’inserimento della marcia è governata in modo intelligente da un’elettronica di ultima generazione per garantire le migliori prestazioni in base alla topografia e al carico reali del servizio.
Voith ha sviluppato una versione di DIWA NXT con un’unità di recupero di energia cinetica che fornisce 25 kW di potenza in continua e 35 kW di picco. Il modulo ibrido integrato nel cambio DIWA NXT svolge quindi anche la funzione di motore elettrico alimentato a 48V attraverso un sistema di accumulo a batteria al Litio di ultima generazione».

L’energia così recuperata è resa disponibile per svolgere diverse funzioni. Quali?

«Innanzitutto, la funzione di boost riduce l’energia spesa dal motore a combustione interna. Inoltre, l’energia recuperata alimenta direttamente utilizzatori elettrici e svolge direttamente spegnimento ed accensione del motore per la funzione Stop&Start sostituendosi all’alternatore.
Abbiamo registrato un minor consumo di carburante del 7% dovuto alla nuova trasmissione DIWA NXT a cui si aggiunge un 9% per effetto della Unità di recupero di energia cinetica.
Per concludere, nel recente appuntamento di Next Mobility Exhibition abbiamo lanciato il DIWA NXT nella versione ibrido leggera».

Siete presenti nel mercato dell’elettrico con il VEDS. Una tecnologia scelta finora da player di primo piano come Otokar e Wrightbus. Quali sono i plus di questo prodotto?

«Il Voith Electrical Drive System (VEDS), basato su un motore asincrono a magneti permanenti alimentato da un inverter di potenza di sviluppo in house ,il tutto gestito da una centralina intelligente, occupa un segmento di mercato significativo.
Il portafoglio del sistema di trazione modulare comprende la versione per impieghi gravosi per autobus a due piani e articolati con una potenza fino a 340 kW, la versione per impieghi medi con 240 kW per autobus singoli e, più recentemente, la versione HD+ per autocarri pesanti, che sarà disponibile anche in varianti speciali per veicoli per la raccolta dei rifiuti, per la logistica interna o per applicazioni di trasporto su lunghe distanze.
Il cuore del nuovo sistema HD+ è un’innovativa trasmissione elettrica automatizzata a quattro velocità. Questo garantisce una trazione ottimale in ogni situazione di guida e in ogni condizione di carico.
Il sistema di trazione elettrica VEDS è concepito in modo modulare e flessibile per dare la possibilità al costruttore del bus di scegliere lo scopo di fornitura in base alle proprie esigenze. Per dare un esempio concreto di modularità durante la fiera NME, Otokar ha esposto il proprio 12 metri equipaggiato con la driveline elettrica VEDS e annunciato l’uscita imminente del 18 metri confermando la scelta di VEDS».

Parliamo di idrogeno. Si tratta semplicemente di aggiungere alla driveline elettrica la cella a combustibile o si tratta di un processo più complesso? Come si colloca Voith in questo segmento?

«Voith sta lavorando a soluzioni innovative, ad esempio con il sistema di stoccaggio H2 Plug & Drive. In questo contesto, l’attenzione è rivolta in particolare alle applicazioni per il trasporto pesante: la produzione industriale del sistema è prevista per l’inizio del 2025.
A tal proposito, abbiamo seguito un approccio olistico: i clienti riceveranno tutto da un’unica fonte, dall’ugello del serbatoio all’ingresso della cella a combustibile, compreso un sistema di assemblaggio brevettato per ospitare i serbatoi di H2.
Sul lato trazione, al VEDS Voith ha aggiunto anche un’interfaccia con la cella a combustibile. Voith fornisce pacchetti software per il controllo della cella a combustibile e del convertitore DC/DC, che rappresenta praticamente il punto di incontro tra cella a combustibile e trasmissione elettrica. Sono già state consegnate le prime unità del pacchetto range extender (VEDS ReX).
A titolo di esempio il produttore scozzese di autobus Alexander Dennis Limited (ADL) ha annunciato che quest’anno metterà in strada il suo primo autobus a due piani a idrogeno con VEDS. I primi veicoli saranno consegnati a Liverpool e Hong Kong».

Quando si parla di elettrificazione, quali sono le sfide che chiamano in causa il fornitore di catena cinematica? Nello specifico: quali sono gli scenari che si prospettano e che ruolo intende svolgere il suo gruppo? 

«Voith possiede una combinazione unica di competenze sia negli azionamenti elettrici che nei sistemi di trasmissione, unita a un’ampia gamma di prodotti per diversi veicoli commerciali, al supporto tecnico per la messa in servizio e all’implementazione in loco. Queste conoscenze sono la chiave per spostare il trasporto pubblico e il traffico merci pesante dal motore a combustione alla mobilità elettrica, che ha senso sia dal punto di vista ecologico che economico. Il nostro obiettivo è lo sviluppo sistematico, fino alla maturità commerciale, di una piattaforma modulare per la mobilità elettrica. Ciò andrà a vantaggio degli OEM e degli operatori di veicoli nel lungo termine. I vantaggi economici saranno ottenuti grazie alla riduzione dei costi di esercizio e di manutenzione della catena cinematica, mentre quelli ecologici si otterranno grazie a un veicolo a emissioni zero. E i vantaggi dal punto di vista sociale includono un maggiore comfort per i passeggeri e una riduzione del rumore. Ciò avrà un impatto molto positivo sull’accettazione della mobilità elettrica nella società».

Un cenno anche alla trasmissione DIWA, pensata essenzialmente per Classe I e II, per tagliare consumi ed emissioni di CO2: più di 200.000 autobus con tecnologia DIWA operano già in tutto il mondo. Tra 2020 e 2021 con questa tecnologia avete equipaggiato 246 MAN, in servizio a Kiel (Germania) per l’operatore Autokraft. Quale il feedback e il risultato?

«La fornitura consiste in larga misura nella nuova generazione di autobus Lion’s City con trasmissioni automatiche DIWA.6. in combinazione con il motore D15 con EfficientHybrid e DIWA.6 Stop-Start Technology.
L’Azienda Autokraft di Kiel, appartenente al gruppo DB Regio, li utilizza principalmente nella Regione dello Schleswig-Holstein.
Il cambio automatico DIWA.6 è un componente chiave per il funzionamento degli autobus ad alta efficienza e basso inquinamento. Un sistema intelligente stop-start e la riduzione della pressione di esercizio garantiscono ulteriori risparmi di carburante. Il sistema di controllo della trasmissione intelligente ottimizza continuamente i cambi di marcia e garantisce così prestazioni di cambiata ottimali per l’intero ciclo di vita.
Il sistema di trasmissione consente inoltre un avviamento e una frenata continui che evitano fino al 50% di tutti i cambi di marcia. Ciò migliora il comfort dei passeggeri, riduce l’usura della trasmissione e aumenta la disponibilità del veicolo».

A livello di componentistica, il compressore LP 490 grazie al sistema di controllo TwinSave contribuisce ulteriormente a ridurre consumi ed emissioni…

«Elevata efficienza energetica, riduzione delle emissioni e del peso, intervalli di assistenza più lunghi: sono i benefit che i compressori Voith bi-stadio offrono agli operatori del settore veicoli commerciali, autobus e truck.
La chiave di tutto è l’innovativo sistema compressione (bi-stadio) combinato al raffreddamento intermedio (inter-cooling), che assicura un’elevata qualità dell’aria compressa e la riduzione del consumo di carburante.
Un ulteriore vantaggio del principio bi-stadio è la durata in esercizio del compressore, da cui traggono vantaggio tutti gli operatori autobus e truck. Grazie alla costruzione in speciali leghe d’alluminio, il compressore bi-stadio Voith è più leggero di 7 kg rispetto ai compressori convenzionali mono stadio; ciò assicura ulteriori riduzioni del consumo di carburante.
Il risparmio di carburante arriva fino a 1 litro/100 km.
I compressori ad aria LP725 e LP490 sono sviluppati per i motori Euro 6. Il compressore LP è inoltre disponibile in aftermarket per autobus e truck con diversi motori. In questo caso, i compressori LP sono di facile adattamento grazie all’apposito kit di installazione.
Il compressore ad aria Voith LP  è stato ulteriormente ottimizzato per quanto riguarda la progettazione leggera e l’efficienza operativa. Il compressore ad aria può essere equipaggiato con tecnologia “TwinSave”, un innovativo sistema per ridurre ulteriormente il consumo di energia o con la tecnologia della frizione per poter disinnestare completamente il compressore per un’efficienza ancora più elevata in modalità di scarico».