Durante gli anni 'XNUMX, la General Motors sviluppò molti prototipi ibridi. Alla fine degli anni Sessanta, nacquero le speciali GM Stir-Lec I e II. Grazie in parte all'applicazione del motore Stirling, erano unici nel loro genere tecnico. Le Stir-Lec non sono arrivate alla fase di produzione. Tuttavia, i principi di quel tempo offrono ancora una prospettiva in senso moderno per le questioni di oggi e di domani.
Come base per l'ibrido Stir-Lec, GM prese la Kadett-B Coupé (Type 95, composta appositamente per il mercato americano, basata sulla Coupé F). E sebbene ci fosse una varietà di motori a combustione (anche più piccoli) sui soli scaffali Opel, gli ingegneri hanno optato per l'uso di un motore Stirling piccolo, meno di 10 HP, montato posteriormente ed ecologico.
motore Stirling
In parole povere: un motore Stirling - un concetto che esiste dal 1816 - funziona espandendo e contraendo i gas all'interno di un circuito chiuso. Questa viene riscaldata da una camera di combustione esterna, che per la sua collocazione è adatta a diverse fonti di calore. Un rigeneratore raffredda l'aria o il gas riscaldati e riscalda nuovamente l'aria fredda. Un meccanismo di spostamento assicura che l'aria o il gas vengano trasportati in uno spazio freddo e uno caldo. Quando l'aria o il gas si espandono, si crea pressione, facendo muovere un pistone di potenza e facendo funzionare il motore. Infine, in linea di massima, esistono due principali tipologie di motori Stirling. La variante Alpha è composta da due cilindri (uno caldo e uno freddo), la variante Beta è composta da un cilindro con vano caldo e vano freddo.
Molteplici fonti di calore esterne, idrogeno a circuito chiuso
Durante lo sviluppo dello Stir-Lec, gli ingegneri di GM hanno optato per il motore Stirling di tipo Beta, che include un vano freddo e uno caldo. Il raffreddamento del vano freddo avveniva tramite canali di raffreddamento ad acqua con acqua che veniva raffreddata tramite un ciclo di raffreddamento tradizionale con radiatore (ed eventualmente ventola). La camera di combustione esterna era responsabile della generazione di calore all'interno della sezione calda. Al suo interno veniva riscaldato cherosene, benzina senza piombo o diesel (opzionalmente). Un ventilatore ad aria calda forniva aria calda alla camera di combustione esterna. Lì la combustione avveniva grazie ad un equilibrato rapporto combustibile/aria e quel calore finiva quindi nella parte calda del circuito chiuso.
Circuito chiuso adatto per elio
Il fluido di lavoro nel circuito chiuso era inizialmente elio, che veniva immagazzinato in un serbatoio sopra l'asse posteriore. L'espansione del fluido di lavoro ha causato pressione. E questo ha permesso al motore GM Stir-Lec di caricare le quattordici batterie al piombo tramite un alternatore. Queste batterie da 12 Volt hanno trovato posto nella parte anteriore del corpo della Kadett.
Altre applicazioni nel GM Stir-Lec
Gli ingegneri hanno anche installato un piccolo motore elettrico (un motore a induzione trifase). Questo assorbiva l'energia dalle batterie e forniva l'unità. Questo è stato trasferito alle ruote posteriori tramite una trasmissione automatica (marcia 3:1) e un differenziale. Inoltre, gli altri elementi necessari, come un convertitore DC/AC e sistemi di controllo, hanno avuto un posto nel prototipo. Gli americani hanno scelto questa configurazione per un motivo. Il motore Stirling era adatto a varie fonti di calore/combustibili grazie alla sua camera di combustione esterna. Inoltre, il motore ha alleggerito l'ambiente, perché, in parte a causa del circuito chiuso gas/aria, era necessario meno carburante esterno. Di conseguenza, sono state rilasciate meno emissioni.
Alcuni svantaggi
Tuttavia, era costoso costruire un buon motore Stirling (periferiche applicate) e l'importantissima sigillatura del circuito chiuso mostrava delle vulnerabilità. Anche l'impossibilità pratica di sviluppare accelerazioni rapide e di mantenere la potenza modesta grazie alla prevenzione del surriscaldamento ha parlato meno a favore di questo tipo di motore ECE.
Bella operazione, bella autonomia a velocità inferiori.
Ma l'operazione era praticamente silenziosa e l'efficienza di questa tecnica era elevata. Convertito, lo Stir-Lec era più economico di un'auto comparabile con un motore a combustione interna. Il motore Stir-Lec funzionava a una velocità costante di 2.800 giri al minuto. Le quattordici batterie, in combinazione con la fornitura massima di carburante/fonte di calore di 18 litri, hanno fornito un'autonomia da 250 a 350 chilometri a una velocità di 50 chilometri all'ora. Quando lo Stir-Lec è stato guidato alla massima velocità (90 chilometri all'ora), l'autonomia è diminuita considerevolmente fino a un valore compreso tra 50 e 60 chilometri. L'autonomia basata sulla guida completamente elettrica (quindi solo sulle batterie) era di circa 40 chilometri. Inoltre, l'auto - in parte a causa del posizionamento delle batterie - portava un peso di 1.550 chilogrammi.
Orgoglioso, ma mai in produzione in serie
General Motors era orgogliosa della GM Stir-Lec I. La società americana ha sviluppato una pubblicità per la prima Stir-Lec con il titolo "Un'auto elettrica che produce la propria elettricità". Ma la General Motors non aveva ancora finito di sviluppare lo Stir-Lec.
Il GM Stir-Lec II
C'era uno Stir-Lec II, che si basava maggiormente su periferiche che funzionavano secondo il principio della corrente continua e su un'elettronica operativa più compatta e più semplice. Il riduttore scomparve a favore di un riduttore a frizione, e il motore asincrono trifase fu sostituito da un motore elettrico a corrente continua. E il circuito chiuso del motore Stirling era ora riempito di idrogeno, invece di elio. Lo Stir-Lec II era leggermente più pesante e leggermente più veloce. In termini di gamma, ha tenuto il passo con lo Stir-Lec I. I prototipi Stir-Lec non sono mai entrati in produzione in serie. Gli alti costi di produzione e le relative ragioni per il potenziale prezzo di acquisto elevato e la richiesta di spazio pratico associata alla tecnologia erano ragioni importanti. In quest'ultimo caso le applicazioni erano molto meno compatte rispetto ad oggi.
Provvidente concetto
Ma l'utilità del GM Stir-Lec era prevedibile. All'inizio, il concetto ha formulato una panoramica delle considerazioni ambientali, dell'uso multiplo di fonti di calore e della realizzazione di risparmi di carburante. Decenni dopo, gli ingegneri possono ancora utilizzare questa intuizione nelle varianti modernizzate come punto di partenza per la tecnologia a basse emissioni e il risparmio di carburante. Indica che più di cinquant'anni fa c'era poco di sbagliato nel pensiero alla base dei prototipi GM Stir-Lec.
Tutto questo in un'epoca in cui il motore elettrico non era così economico come lo è oggi e le batterie non erano nemmeno una frazione delle batterie agli ioni di litio di oggi.
Per non parlare delle regole di guida.
A quel tempo, molti veicoli elettrici, come quelli del fornaio che guidava il suo cane d'acciaio Spijkstaal per la strada, consumavano tanto a bassa velocità quanto ad alta velocità.
Perché a basse velocità, parte della potenza veniva semplicemente consumata da una specie di bobina a incandescenza che converte la potenza in eccesso in calore.
Google un'auto elettrica HaWe, usano ancora lo stesso principio
Se questa tecnica aveva ricevuto la stessa attenzione in 50 anni dei suoi fratelli a benzina e diesel a due tempi, quattro tempi, allora probabilmente tutti noi oggi abbiamo guidato con questo pezzo di bella tecnologia invece delle e-car politicamente spinte.
In ogni caso, sembra molto più bello dei panini al budino Prius di oggi. E articoli correlati 🤢 E con soli 1550 kg, grazie alle batterie al piombo, nemmeno significativamente più pesanti.