Il 28 marzo 1941, al largo del Peloponneso, si svolse uno dei più tragici avvenimenti della guerra navale mediterranea. Attaccati dalla flotta inglese, tremila marinai italiani morirono nella notte in una battaglia ricordata con il nome del vicino Capo Matapan. Per decine di anni gli storici, divisi, hanno cercato le responsabilità di una tragedia difficilmente spiegabile. “Spie”, “traditori”, “radar” furono a turno chiamati in causa per un evento che probabilmente ebbe un solo vero responsabile: la decifrazione dei messaggi in codice con informazioni sulle operazioni italiane.
Già Giulio Cesare, osservato il rischio di inviare dispacci “in chiaro”, cioè che chiunque poteva leggere, adottò un sistema di codifica che è il più antico di cui si abbia notizia storica. Oggi appare come il gioco di un bambino: consisteva nel sostituire ogni lettera con quella che, nell’alfabeto, era più avanti di quattro posizioni. I suoi corrieri viaggiavano nell’impero portando messaggi e ordini cifrati che difficilmente, malgrado la semplicità della chiave, potevano essere compresi da nemici o informatori che spesso neppure sapevano leggere.
Le cose furono molto più dure durante la seconda guerra mondiale. I nazisti per i loro messaggi utilizzarono Enigma, la macchina cifrante, che garantì altissimi livelli di segretezza.
Gli inglesi, per decifrare i messaggi nemici, misero in piedi la più segreta ed esclusiva delle strutture: il progetto Ultra a Bletchley Park. Fu uno sforzo immane per uno dei segreti meglio conservati dei tempi moderni: oltre diecimila persone lavorarono con il solo compito di decifrare i messaggi nemici. Messaggi che contenevano piani tattici e strategici, intenzioni e posizione di truppe e convogli. Da quelle comunicazioni dipese la vita di migliaia di persone. Dalla loro interpretazione il successo di intere campagne e la caduta di fronti.
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Enigma e Colossus, una guerra di cifre.
Allo scoppio della guerra Enigma, la macchina cifrante, esisteva già da molti anni. Presentata da un ingegnere tedesco al Congresso dell’Unione Postale del 1923 essa poteva essere liberamente acquistata e utilizzata per le proprie comunicazioni riservate. La guerra e i nazisti resero solo la macchina ancora più complicata e sicura.
Su Enigma esiste molto materiale storico. La sola conoscenza del suo meccanismo di funzionamento, anche se noto in dettaglio, non poteva condurre a decifrare i messaggi quando mancava la chiave di cifratura. Per questo l’intelligence inglese mise in piedi il progetto Ultra; le menti più brillanti del paese furono chiamate a Bletchley Park, alla “Station X” e costruirono “Colossus” il primo calcolatore elettronico del mondo. Capace di processare in parallelo 5000 caratteri al secondo, più o meno quanti ne leggerebbe un computer di oggi, lavorò senza sosta alla ricerca delle chiavi giuste. Tutto venne cancellato nel marzo 1946, a guerra vinta. La Station X venne inghiottita dalla macchina della segretezza e nessuno, per quasi cinquant’anni, si ricordò di quello che era stato. Nel 1991, la struttura in rovina e prossima alla demolizione venne recuperata. In dieci anni Colossus è stato quasi del tutto ricostruito e ha preso il posto di primo elaboratore elettronico della storia.
L’avventura dei computer comincia così: con una macchina de-cifrante.
Il complesso è oggi un museo (http://www.bletchleypark.org.uk).
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ci sono le scansioni di messaggi enigma dal libro di Alberto Santoni, Il vero traditore, Mursia editore
Dalle guerre reali a quelle commerciali
Lo scopo principale della crittazione è sempre stato quello di proteggere i messaggi e di renderli incomprensibili a chi non ha a disposizione la chiave per interpretarli.
Le moderne telecomunicazioni, così semplici da intercettare, hanno sempre mostrato interesse per le tecniche di crittazione, e questo interesse si è progressivamente diffuso in una enormità di applicazioni civili e commerciali.
Vediamo qualche esempio, con il proposito di tornare più avanti su alcuni temi:
- La posta elettronica è uno sistema di “colloquio” estremamente vulnerabile a occhi indiscreti. Sia sul server centrale, dove la posta viene “incasellata”, che nel nostro computer, i messaggi vengono conservati “in chiaro”, cioè senza alcuna codifica. La lettura ed eventualmente la modifica dei testi, per chi fosse realmente motivato, è un atto relativamente semplice, e la crittazione dei messaggi è certamente una norma di buona prudenza per le comunicazioni importanti. Alcuni moderni sistemi di crittazione, primo fra tutti il PGP (pretty good privacy, come dire privacy niente male), certificano sia il mittente che il contenuto, creano insomma una busta che non può essere aperta altro che dal destinatario e che non può essere spedita altro che da quello specifico mittente.
- I numeri di tutte le carte di credito vengono generati secondo una serie di operazioni matematiche che sono vere e proprie operazioni crittografiche. Per essere molto semplici è come se la terza cifra del numero dovesse sempre essere la somma fra la quinta e la decima cifra, divisa per due. Questo permette a lettori molto semplici, anche non collegati al telefono, di verificare se i numeri della carta seguono una certa logica, ovviamente segreta, convalidando l’operazione.
- Alcune trasmissioni televisive satellitari vengono cifrate con lo scopo di far pagare all’utente un abbonamento. Al pagamento della quota si ottiene una scheda di decodifica che contiene le chiavi per vedere determinati programmi e non altri, permettendo alla società televisiva di diversificare l’offerta e i prezzi e all’utente di pagare solo ciò che gli interessa.
Con tre esempi sembra di capire l’importanza commerciale della crittazione. Sono esempi che ci dovrebbero rassicurare circa la solidità delle tecniche adottate, ma andando a vedere come continua la storia ci sentiamo tutt’altro che tranquilli...
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qualche immagine di repertorio come satelliti, parabole, schermate di PGP
I messaggi di posta
Il sistema oggi più diffuso per garantire la riservatezza fra due interlocutori è il PGP. Il sistema, abbiamo detto, garantisce il contenuto del messaggio, che non può venire alterato, e il mittente. Questa crittazione permette la trasmissione dei messaggi lungo canali insicuri, dove potrebbero venire intercettati, e non richiede che gli interlocutori conoscano la medesima chiave. Per ottenere questo risultato vengono utilizzate coppie di chiavi complementari. Ciascun utente ha una chiave pubblica, cioè a conoscenza di tutti e che tutti utilizzeranno per cifrare i messaggi destinati a quell’utente. La seconda chiave, che resta assolutamente privata, cioè in mano a quell’utente, serve per leggere i messaggi crittati destinati a lui. Data una chiave è impossibile risalire alla chiave complementare attraverso un calcolo. Se si escludono la sbadataggine e il furto della chiave privata, il sistema PGP garantisce altissimi livelli di sicurezza.
Gli Enti governativi che mettono il naso nel traffico in rete, manifestano una certa ostilità verso il PGP, che rende i messaggi del tutto oscuri. La loro avversione assume un senso se si risale un po’ nella storia della crittazione.
Prima del PGP fu il tempo del DES (Data Encryption Standard). Iniziativa promossa dal governo federale americano vide la luce nel 1977, aveva una chiave singola, non doppia come il PGP, e ha vissuto come standard per circa vent’anni proteggendo documenti e transazioni economiche di tutto il mondo.
Il DES permette una crittazione molto veloce, molto più veloce del PGP. Come standard inizia a morire alla fine degli anni novanta, ed è una morte veloce. La potenza di calcolo dei computer è, al tempo, divenuta sufficiente per provare ad aprire un file, in tempi “umani”, con tutte le chiavi possibili. Sotto i colpi di un attacco “a forza bruta”, combinando fortunosamente solo un quarto delle settantadue milioni di miliardi di chiavi, cade il messaggio di prova che circa settantamila computer collegati via internet, contemporaneamente, cercavano di forzare. Tutto in 96 giorni.
C’è chi giura che la NSA, la National Security Agency cioè l’ente americano per la sicurezza, abbia nei propri sotterranei alcuni supercomputer capaci di fare molto meglio di così.
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una chiave pubblica PGP
la foto dell’inventore di PGP
foto della sede dell’NSA
Crittazione nelle nostre mani.
Non sono solo i messaggi ad avere bisogno di crittazione. Il PGP, ottimo per i messaggi, è praticamente inutilizzabile per regolare, ad esempio, la circolazione di dati e software, o le telecomunicazioni. Facciamo altri esempi di cose che conosciamo:
Il GSM è il sistema di telefonia mobile più diffuso al mondo ed è un sistema interamente digitale. L’apparecchio che abbiamo in mano ascolta, campiona e comprime la vostra voce trasmettendola al ritmo di 9600 bit al secondo. Per garantire la riservatezza della comunicazione il flusso di dati viene trasmesso dopo una crittazione. Il sistema di crittazione del GSM, che è piuttosto complesso ed è a più livelli, è stato a lungo propagandato come sistema sicuro e privo del rischio “clonazione” e del rischio “spionaggio”. Nessuno potrà, si disse, copiare il contenuto della vostra SIM, ascoltarvi o addebitare a voi le proprie chiamate.
In realtà già dalla metà del 1998, una serie di prove partite dall’Università di Berkeley (http://www.isaac.cs.berkeley.edu/isaac/gsm-faq.html) hanno dimostrato che la clonazione dei sistemi GSM è possibile. I tre sistemi di crittazione utilizzati dalla rete telefonica per verificare l’utente, autenticandolo, e per rendere la comunicazione non comprensibile a chi dovesse intercettarla, furono progettati male fin dall’inizio, con errori strutturali che adesso oltre ottanta milioni di persone si portano in tasca nei loro apparecchi. C’è chi garantisce che a medio termine questo porterà all’obsolescenza il sistema creando la necessità di sostituirlo con qualcosa di più sicuro. I sistemi di crittazione GSM sono ancora ufficialmente segreti. E se fosse tutto studiato per dare “movimento al mercato” ?
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foto di GSM, di schede per GSM, schema della autenticazione degli utenti sulla rete GSM (c’è nel libro segreti spie codici cifrati)
Smartcard
Come le carte che fanno funzionare i nostri telefoni, le smartcard hanno la possibilità di registrare informazioni, e di essere quindi aggiornate quando se ne mostra la necessità. Le riconoscete per i contatti dorati presenti sulla faccia superiore. Password, chiavi e autorizzazioni, tutto può essere contenuto nella memoria di una smartcard. Se non può essere falsificata, e la crittazione garantisce in parte ciò, una carta può essere spesso copiata integralmente o, comunque essa sia, può essere rubata. Se ne rendono conto gli sviluppatori che ne sfruttano un’altra caratteristica: esse possono contenere veri e propri dispositivi come un lettore di impronte digitali. La Biometric Associates di Baltimora produce una carta che fa proprio questo. Il proprietario, oltre a inserire la carta nel lettore, dovrà tenere appoggiato il suo dito per ottenere l’identificazione. Doppia sicurezza.
Le caratteristiche di programmabilità delle smartcard le rendono idonee a regolare la ricezione dei canali satellitari. Ogni carta di abbonamento viene prodotta per quello specifico utente, lo abilita a certe funzioni e a certi programmi e non ad altri. Tutto sembra filare liscio e invece, come ben sanno i responsabili dei canali, la copia pirata e illegale delle carte ha assunto dimensioni preoccupanti. Internet mette a disposizione un’infinità di risorse per chi vuole cimentarsi con le smartcard. All’http://www.scard.org trovate il sito ufficiale dell’Associazione degli sviluppatori di smartcard. Molto altro lo potete trovare interrogando un qualsiasi motore.
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immagini di smartcard, lettori di smartcard
DVD, disco veramente duplicabile
I Digital Versatile Disk (il nome è anche Digital Video Disk, e nessuno sa bene qual’è quello vero) sono alla fine arrivati. Da un paio di anni i lettori video sono presenti in tutti i negozi, e noi ci siamo dimenticati delle difficoltà che le industrie elettroniche ebbero per mettersi d’accordo sulle caratteristiche del disco.
I DVD video, quelli con i film, non sono uguali in tutto il mondo. Il mercato planetario è stato diviso in zone, l’Europa è stata assegnata alla zona DUE, e i lettori comprati qui dovrebbero mostrarvi solo i film destinati all’area DUE. I motivi sono puramente commerciali, e in questo modo non dovreste essere in grado di guardare un film acquistato negli Stati Uniti, dove costa meno.
Tutto questo è ottenuto con sistemi crittografici, che dovrebbero anche garantire che il DVD non possa essere copiato sull’hard disk di un computer, né trattato come un file qualunque.
Abbiamo usato il condizionale per ogni verbo, perché la realtà è ben diversa. Molti lettori possono essere modificati, a volte anche battendo un semplice codice sul telecomando, per leggere qualsiasi DVD, e i dischi, usando software facilmente rintracciabili sulla rete, possono essere copiati, compressi e registrati su semplici CD. Il sistema di crittazione dei DVD, chiamato CSS (Content Scrambling System), venne violato già nell’ottobre del 1999, e oggi non si sa immaginare come tornare indietro (http://www.lemuria.org/DeCSS/main.html). Il danno economico è enorme, la diffusione dei film attraverso sistemi simili a Napster è già in corso.
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immagini di file sharing
immagini di DVD
immagine di DivX
La certificazione delle persone
Chi è chi
La crittazione, proprio per la sua capacità di offrire resistenza alla forzatura, è un buon sistema per garantire l’integrità di un set di dati. Non è possibile alterare ciò che non si è in grado di leggere, e se si decidesse comunque di alterarlo, la modifica produrrebbe una informazione priva di senso diventando immediatamente evidente. Chi si occupa di archiviazione di documenti conosce bene questa caratteristica e utilizza la crittazione per garantirne l’inalterabilità.
Abbiamo nel portafogli le carte di credito che come minimo hanno il numero generato da un sistema crittografico, e che spesso hanno anche un microchip che le rende vere e proprie smartcard. Domani avremo una carta d’identità elettronica (CIE) che conterrà quasi due megabyte di dati su una striscia di materiale fotosensibile, similmente ad un CD. Non è tutto, essa conterrà anche un chip, la nostra foto, il nome, l’indirizzo e il codice fiscale. La CIE è più di un progetto. Un paio di mesi fa ne è cominciata la distribuzione in alcuni Comuni che si sono fatti carico dei test, e nel giro di qualche anno l’avremo tutti in tasca.
Costruita per sostituire l’attuale cartoncino, troppo facile da falsificare, la CIE conterrà sia in chiaro che in formato digitale il viso, la firma e l’impronta del dito del titolare. Considerata la velocità con cui si muove la tecnologia, forse nel giro di dieci anni potremmo avere nella CIE anche il nostro DNA, il ché ci vede inquieti, e provate a guardare il film Gattaca, giusto per diventare inquieti anche voi.
Le caratteristiche fisiche delle carte seguono regole universali ISO, e questo dovrebbe garantire gli Stati contro il monopolio di un singolo produttore di carte e dispositivi di scrittura e lettura. Altra questione saranno invece l’archiviazione dei dati, le tecniche di sicurezza contro la contraffazione degli stessi, la tutela della privacy. Questi sono i temi più interessanti, a nostro avviso, perché a oggi non riusciamo a trovare qualcosa di digitale che non sia copiabile e falsificabile, non riusciamo a trovare un database che non sia stato violato.
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fotogrammi da Gattaca quando viene prelevata la goccia di sangue per l’identificazione.
la carta d’identità elettronica e tutte le immagini di corredo
Certificazione degli utenti
La CIE, con il suo microchip, dovrà permettere l’identificazione telematica dei corrispondenti. Dovrà cioè permettervi di dimostrare di essere voi stessi anche in rete. Questo è un passo necessario lungo la strada che la Pubblica Amministrazione dovrà, prima o poi, percorrere.
Tralasciando i problemi per il personale delle Amministrazioni, che richiederebbero una attenzione a parte, crediamo sia anche da valutare il problema dal punto di vista dell’utente, nell’avvicinarsi a queste tecnologie. Come reagirete quando vi accorgerete che basterà avere la vostra carta d’identità in mano per poter accedere a una serie di informazioni molto personali che vi riguardano?
Il vostro stato di salute, la vostra posizione contributiva, la vostra situazione fiscale.
Molte risposte per una sola domanda: chi sei tu ?
La tecnologia di riconoscimento basata su scanner per l’impronta digitale è matura. DigitalPersona ad esempio, una compagnia californiana che trovate all’http://www.digitalpersona.com, produce U.are.U (tu.sei.tu), piccoli lettori che possono essere integrati in qualsiasi dispositivo elettronico. Di simili dispositivi se ne è parlato per i telefoni, i computer palmtop, e persino per le armi, che potrebbero essere così impiegate solo dal proprietario. Una soluzione, quest’ultima, che ci sembra veramente ottima.
Ma l’identificazione per mezzo delle impronte è sicura, e come funziona ? I dati statistici rassicurano circa l’unicità delle impronte digitali. L’archivio FBI, che contiene oltre 200 milioni di impronte, non ha un solo caso di coincidenza fra due diverse persone.
I lettori producono un’immagine che viene ridotta alla geometria fondamentale delle linee del dito. I sistemi sono insensibili alla posizione del dito, ruotano l’immagine fino a trovare punti di riferimento confrontabili con l’archivio e convalidano l’identificazione. Circa l’80% delle identificazioni avviene al primo tentativo, il 15% richiede almeno un secondo passaggio del dito sul sensore e un 5% non viene identificato. Le identificazioni errate sono zero, almeno quelle dichiarate, ma i dispositivi di produttori diversi adottano tecniche diverse, che in genere analizzano aree del dito più o meno estese e disegni più o meno semplici. Non sappiamo dire se i risultati di tutti i produttori sono su queste percentuali di successo.
Se l’identità dell’operatore viene garantita è però il sistema informatico nel suo complesso che potrebbe essere esposto ad attacchi che scavalcano questa identificazione. La sicurezza dei dati forse parte da lì, ma certo lì non si ferma.
Altri mezzi più “stravaganti” dichiarano di garantire l’identificazione delle persone. Sono gli scanner per l’iride (www.iridiantech.com), gli analizzatori vocali (www.verivoice.com), addirittura penne che riconoscono il modo in cui firmate (www.smartpen.com), oppure un software che vi identifica attraverso il modo in cui digitate sulla tastiera (www.biopassword.com), tessere che comunicano a un ricevitore che siete proprio voi davanti allo schermo (www.rfideas.com/solutions/solutions.html), oppure che riconoscono la vostra faccia (www.facial-scan.com). Quasi tutte le soluzioni proposte sfruttano caratteristiche che non devono “costare fatica” all’utente, e che egli non può né dimenticare né alterare. Non sappiamo prevedere quali di queste tecnologie si affermerà.
Noi, infine, non possiamo altro che chiedere che questi strumenti non diventino arma contro la libertà e la vita privata delle persone, ma rimangano invece garanzia contro l’abuso e la menzogna.
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qualsiasi di questi prodotti
nel CD c’è un po’ di materiale che ho raccolto.
BOX prodotti
***ci sono diverse illustrazioni nei file***
Indica la tua identità
I lettori per impronte digitali iniziano a essere proposti in molte forme. La tecnologia è matura, alcuni notebook li integrano vicino alla tastiera, e Siemens produce ID mouse, un topolino che oltre alla solita pallina e alla rotella ha un sensore per la lettura dell’impronta di chi ci tiene la mano sopra. Una soluzione molto interessante.
Thomson produce una barretta, differente dalle piastrine quadrate degli altri, e il dito deve essere fatto scorrere per ottenere l’identificazione. Ci piacerebbe avere una di queste cose sulla porta di casa, per poterci dimenticare delle chiavi.
Atmel ha il lettore FingerChip (www.fingerchip.com) integrato in un piccolo dispositivo esterno USB chiamato Sweepee. Assicura una scansione dell’impronta a 500dpi e viene proposto anche un ambiente di sviluppo per applicazioni ad hoc.
DigitalPersona presenta infine, oltre ai lettori di cui parliamo nel testo, soluzioni per la identificazione di operatori remoti collegati a banche dati via internet. Insomma tu sei tu e rimani tu anche se ti colleghi agli archivi da Pechino.
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Scegliere una password
Malgrado tutto quello che raccontiamo nell’articolo, le password e i codici segreti rimangono la più diffusa garanzia di identità e di autorizzazione all’accesso. Quando scegliamo una password possiamo evitare di commettere errori che la renderebbero troppo facile da identificare, e usare qualche accorgimento per ricordarla con facilità.
Evitare “pippo”, “pluto” o “topolino”. Sono le password più usate !
Evitare il proprio nome, evitare la propria data di nascita, il proprio codice fiscale, il nome del cane e quello della fidanzata/moglie/fidanzato/marito. Evitare anche la targa dell’auto.
Se il sistema deve essere protetto bisogna evitare parole di senso compiuto e usare maiuscole e minuscole. “MELA” è una cattiva password perché è breve, è una parola di senso compiuto ed è tutta maiuscola. “MeLa.GrAtTuGiA” è una password molto migliore, contiene punteggiatura, alterna maiuscole e minuscole, è lunga.
Riassumendo, le password migliori sono quelle di almeno otto caratteri, che contengono almeno una cifra o un segno di punteggiatura e che non hanno un senso compiuto. Solo un attacco a “forza bruta” cioè tentando tutte le combinazioni di lettere, può forzare una password così, e comunque richiederà moltissimo tempo.
Approfondimenti
Se volete leggere qualcosa sulla battaglia di Matapan e sulla storia di Ultra, vi consigliamo l’ottimo libro di Alberto Santoni – Il vero traditore, Mursia editore.
Un racconto sommario degli avvenimenti, con deduzioni differenti, lo potete anche trovare su http://www.regiamarina.net .
Un altro ottimo testo per chi si interessa alla crittografia è Segreti spie codici cifrati di Corrado Giustozzi, Andrea Monti ed Enrico Zimuel, edizioni Apogeo.
Altri testi recenti, in inglese, per approfondire il tema della “guerra di cifre” sono "Seizing the Enigma" di David Kahn e "Code Book" di Simon Singh.
martedì, agosto 07, 2001
lunedì, luglio 30, 2001
Si fa presto a dire MOTORE !
Il motore di ricerca è la bussola; l’indice, la guida. Chiamatelo come preferite, ma cos’è veramente un “motore”?
Fate conto di avere un amico che ha un’ottima memoria e che è anche molto veloce a leggere. Prende in mano un libro, lo finisce in quindici minuti, poi è in grado di ricordare ogni parola che ha letto, e anche in quale pagina la ha letta. Non ricorda nulla della trama del libro, non sa chi lo ha scritto, ma ne ricorda tutte le parole. Il “motore” è questo amico un po’ stupido: un’enorme archivio di parole svincolate da un contesto.
Piccoli programmi (spesso chiamati spiders, ragni) navigano in rete, cliccando ogni possibile link di ogni pagina che incontrano, macinando milioni di parole in tutte le lingue del mondo. Una nuova pagina viene segnalata ed ecco che le sue parole vengono lette, quelle più significative, o più ricorrenti nel testo, vengono archiviate, associate all’indirizzo. È un lavoro senza fine, difficile anche solo da immaginare.
La tecnica con cui questi enormi archivi sono poi organizzati, la tecnologia che fa correre gli spider, i processi di sintesi che questi dati subiscono, sono il segreto industriale delle case software che si spartiscono i milioni di interrogazioni che gli utenti della rete inventano ogni giorno. I risultati sono variabili. Alla prova della medesima semplice interrogazione motori diversi rispondono con enormi differenze, e non sempre un alto numero di segnalazioni aiuta chi pone la domanda. La strada che deve percorrere il ragnetto è ancora lunga.
martedì, giugno 19, 2001
Facce di prismi, triangoli o gomma.
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giovedì, maggio 31, 2001
Toyota Prius, l’auto di serie che può correre in silenzio
Come sarà l’auto fra quindici anni ? Molte ipotesi e poche certezze. Se volete guidare oggi qualcosa che forse allora guideremo tutti dovete pensare a una soluzione ibrida, e l’unica auto ibrida di serie che potete comprarvi è la Toyota Prius.
Due motori, un cambio automatico a variazione continua (credeteci è una pacchia guidare un’auto automatica !), grande capienza, per un’auto che sembra una macchina normale, ma non lo è.
Il primo motore è a quattro cilindri, 1500cc, con fasatura variabile, il secondo motore è elettrico da 33 kW; ma questo è solo un modo “antico” di vedere le cose. Non c’è un motore che funziona prima dell’altro. Un sofisticato sistema di ripartizione degli sforzi controlla in ogni istante il tipo percorso che state facendo, il carico della macchina, e decide qual’è la cosa migliore per portare l’auto a destinazione. Solo elettrico, solo a scoppio, o tutt’e due, insieme, con le batterie mantenute cariche a ogni frenata, a ogni discesa, o convogliando un po’ di potenza sull’alternatore.
Gli elementi da applicare sono una guida normale, molto rilassata, visto il cambio automatico, in un’auto normale, con i rifornimenti a un normale distributore di benzina. Niente spine di ricarica nel box, niente colonnine elettriche. I risultati sono un’auto con le emissioni già in regola con le normative Euro IV, che a volte si metterà in moto dicendovi “PRONTA” sul bel display digitale, senza il rombo del motore, perché vista la situazione avrà scelto la trazione elettrica. Almeno per un po’.
La Toyota Prius ha un motore a 4 cilindri in linea, a ciclo Atkinsons, con 16 valvole a fasatura variabile, iniezione multipoint e acceleratore elettronico. Ha anche un motore elettrico trifase, a un rotore, da 33 kWatt, batterie che erogano 274 Volt, trasmissione automatica a variazione continua, tutti gli optional che potrebbero saltarvi in mente, compreso un sistema di navigazione satellitare con cartografia su DVD.
Costa intorno ai 50.000.000 di lire, chiavi in mano.
sabato, maggio 19, 2001
Gira e rigira si torna al motore di Wankel
C'è un motore che gira più degli altri. Dal nome del suo inventore è chiamato motore di Wankel, e comincia a vivere negli anni '30. È l’unica alternativa credibile a bielle e pistoni, cioè al motore tradizionale, e condivide con lui i quattro tempi disegnati nei principi da quell’altro tedesco, Nicolaus Otto, quasi un secolo e mezzo fa.
Forse la vostra prossima motoslitta potrebbe muoversi grazie a una trocoide e un rotore triangolare.
Felix Wankel nasce nel 1902 nella Foresta Nera. Rimasto orfano di padre, nella Germania della grande depressione, non riesce ad andare in fondo ai suoi studi. Cambia diversi lavori. A 22 anni inizia a pensare a un motore rotativo che riesce per la prima volta a brevettare nel 1929. Dal 1936 collabora con le principali case tedesche nella sviluppo di “idee rotative”. Muore nel 1988, dopo una vita complessa, divisa fra l'amore per pompe e motori, e la passione per gli animali.
L'idea di un motore che gira non è originale di Wankel. Alla fine del 1500 l’italiano Ramelli pensò a una pompa basata su un sistema rotante che poneva elementi simili alle soluzioni del tedesco, e la stessa idea appassionò anche le illustri menti di Huygens, Keplero e Watt, solo per citarne alcuni. Tutti pensarono che un modo efficace per far girare una ruota poteva essere quello di attaccarci un motore che girava lui stesso.
Al giorno d’oggi il moto rotatorio degli assi, delle ruote e delle eliche è in genere ottenuto attraverso biella e albero a gomiti, trasformando cioè il moto alternativo del pistone (che va avanti e indietro) in qualcosa d’altro. Un motore che riesce a saltare questa trasformazione, producendo direttamente un moto rotativo, certamente avrà migliore efficienza.
Lo "spazio curvo" di un motore
Per capire come funziona un motore di Wankel bisogna dimenticare gran parte di quello che si conosce di un motore tradizionale. Rimangono i quattro tempi, ma non ci sono cilindri nè valvole nè camme. Lo spazio dove tutto avviene è disegnato da una trocoide, che in geometria è la linea lungo cui si muove un punto di una circonferenza la quale ruota intorno a un'altra circonferenza (http://www.monito.com/wankel/j-epi.html).
All’interno di questo spazio troviamo un rotore triangolare, con lati appena incurvati. Il rotore mantiene i tre vertici in continuo contatto con le pareti curve della camera di combustione, mentre gira mantenendo in rotazione l'albero centrale.
Il motore pesa un terzo di un analogo motore a pistoni, e ha il 40% in meno di componenti.
L'asse eccentrico ruota senza punti morti (http://www.monito.com/wankel/j-wankel.html), con pochissime vibrazioni.
Parlando non soltanto di vantaggi
I vantaggi sono notevoli, ma al prezzo di problemi difficili da risolvere, che hanno limitato la diffusione delle soluzioni rotative. Leggero e di piccole dimensioni, il motore di Wankel non ha valvole né cinghie né sincronie o fasi da regolare, può essere facilmente adattato alla combustione di idrogeno e altri combustibili, ha combustione più fredda, con minore produzione di ossidi d’azoto. Il prezzo è una minore efficienza termodinamica, per via della combustione meno uniforme nella grande camera di scoppio, che produce più alte emissioni di monossido di carbonio (l’uso di più candele migliora questa resa). I consumi sono più alti, ma non quanto la cattiva fama attribuisce ai Wankel, che sono spesso stati progettati per grandi potenze e quindi grandi consumi. Problemi di manutenzione e di tenuta delle parti (che non possono utilizzare comuni guarnizioni) hanno contribuito a restringerne le applicazioni.
Un motore per appassionati convinti
Molte case, prima fra queste NSU (assorbita da Audi nel 1969), credettero nei motori rotativi. Citroen, Mercedes, General Motors, Suzuki e Mazda produssero motori per auto, motociclette e imbarcazioni, specialmente negli anni ’60 e ’70. L’americana Outboard Marine Corporation ha prodotto oltre 15.000 esemplari di motori rotativi per imbarcazioni, utilizzati poi anche sulle loro motoslitte.
Mazda da quasi dieci anni studia motori rotativi a idrogeno, e ha mantenuto in produzione motori rotativi a carburante tradizionale fino ai giorni nostri. Alcuni piccoli produttori continuano a proporre motori rotativi che spesso adottano piccole innovazioni per compensare i problemi descritti. Rotach (www.rotach.com) propone un motore a propano con sistemi ceramici di tenuta, la Freedom-motors (www.freedom-motors.com) propone il suo Rotapower che vanta la semplice adattabilità a qualsiasi carburante.
Sarà la possibilità di utilizzare idrogeno come combustibile a regalare all’idea di Wankel un futuro di gloria ?
Approfondimenti
www.monito.com è un sito su cui trovate tutto quello che vorreste sapere sui motori rotativi, tutti i modelli di auto prodotti, e tutti i link verso i gruppi di appassionati.
www.freedom-motors.com
www.rotach.com
Forse la vostra prossima motoslitta potrebbe muoversi grazie a una trocoide e un rotore triangolare.
Felix Wankel nasce nel 1902 nella Foresta Nera. Rimasto orfano di padre, nella Germania della grande depressione, non riesce ad andare in fondo ai suoi studi. Cambia diversi lavori. A 22 anni inizia a pensare a un motore rotativo che riesce per la prima volta a brevettare nel 1929. Dal 1936 collabora con le principali case tedesche nella sviluppo di “idee rotative”. Muore nel 1988, dopo una vita complessa, divisa fra l'amore per pompe e motori, e la passione per gli animali.
L'idea di un motore che gira non è originale di Wankel. Alla fine del 1500 l’italiano Ramelli pensò a una pompa basata su un sistema rotante che poneva elementi simili alle soluzioni del tedesco, e la stessa idea appassionò anche le illustri menti di Huygens, Keplero e Watt, solo per citarne alcuni. Tutti pensarono che un modo efficace per far girare una ruota poteva essere quello di attaccarci un motore che girava lui stesso.
Al giorno d’oggi il moto rotatorio degli assi, delle ruote e delle eliche è in genere ottenuto attraverso biella e albero a gomiti, trasformando cioè il moto alternativo del pistone (che va avanti e indietro) in qualcosa d’altro. Un motore che riesce a saltare questa trasformazione, producendo direttamente un moto rotativo, certamente avrà migliore efficienza.
Lo "spazio curvo" di un motore
Per capire come funziona un motore di Wankel bisogna dimenticare gran parte di quello che si conosce di un motore tradizionale. Rimangono i quattro tempi, ma non ci sono cilindri nè valvole nè camme. Lo spazio dove tutto avviene è disegnato da una trocoide, che in geometria è la linea lungo cui si muove un punto di una circonferenza la quale ruota intorno a un'altra circonferenza (http://www.monito.com/wankel/j-epi.html).
All’interno di questo spazio troviamo un rotore triangolare, con lati appena incurvati. Il rotore mantiene i tre vertici in continuo contatto con le pareti curve della camera di combustione, mentre gira mantenendo in rotazione l'albero centrale.
Il motore pesa un terzo di un analogo motore a pistoni, e ha il 40% in meno di componenti.
L'asse eccentrico ruota senza punti morti (http://www.monito.com/wankel/j-wankel.html), con pochissime vibrazioni.
Parlando non soltanto di vantaggi
I vantaggi sono notevoli, ma al prezzo di problemi difficili da risolvere, che hanno limitato la diffusione delle soluzioni rotative. Leggero e di piccole dimensioni, il motore di Wankel non ha valvole né cinghie né sincronie o fasi da regolare, può essere facilmente adattato alla combustione di idrogeno e altri combustibili, ha combustione più fredda, con minore produzione di ossidi d’azoto. Il prezzo è una minore efficienza termodinamica, per via della combustione meno uniforme nella grande camera di scoppio, che produce più alte emissioni di monossido di carbonio (l’uso di più candele migliora questa resa). I consumi sono più alti, ma non quanto la cattiva fama attribuisce ai Wankel, che sono spesso stati progettati per grandi potenze e quindi grandi consumi. Problemi di manutenzione e di tenuta delle parti (che non possono utilizzare comuni guarnizioni) hanno contribuito a restringerne le applicazioni.
Un motore per appassionati convinti
Molte case, prima fra queste NSU (assorbita da Audi nel 1969), credettero nei motori rotativi. Citroen, Mercedes, General Motors, Suzuki e Mazda produssero motori per auto, motociclette e imbarcazioni, specialmente negli anni ’60 e ’70. L’americana Outboard Marine Corporation ha prodotto oltre 15.000 esemplari di motori rotativi per imbarcazioni, utilizzati poi anche sulle loro motoslitte.
Mazda da quasi dieci anni studia motori rotativi a idrogeno, e ha mantenuto in produzione motori rotativi a carburante tradizionale fino ai giorni nostri. Alcuni piccoli produttori continuano a proporre motori rotativi che spesso adottano piccole innovazioni per compensare i problemi descritti. Rotach (www.rotach.com) propone un motore a propano con sistemi ceramici di tenuta, la Freedom-motors (www.freedom-motors.com) propone il suo Rotapower che vanta la semplice adattabilità a qualsiasi carburante.
Sarà la possibilità di utilizzare idrogeno come combustibile a regalare all’idea di Wankel un futuro di gloria ?
Approfondimenti
www.monito.com è un sito su cui trovate tutto quello che vorreste sapere sui motori rotativi, tutti i modelli di auto prodotti, e tutti i link verso i gruppi di appassionati.
www.freedom-motors.com
www.rotach.com
lunedì, aprile 30, 2001
“Il pieno di colza e girasole, grazie”
Sia chiama Bio-diesel la proposta per chi vuole riempire il serbatoio della propria auto e della caldaia di casa con qualcosa che non peggiori l’ambiente e migliori le finanze.
Attendendo l’auto a margarina
Tutti conosciamo gli oli vegetali di semi, perché sono sugli scaffali di ogni negozio di alimentari, e ovviamente anche l’olio di oliva è un olio vegetale. Conosciamo anche forme solide di questi oli, che sono le margarine, prodotte idrogenando gli stessi (come fosse panna che viene montata). L’utilizzo di questi oli come fonte energetica, sostituendoli ai combustibili tradizionali in apparecchi anch’essi tradizionali, è una pratica recente, e i sostenitori dichiarano vantaggi per l’ambiente e per il portafoglio. Cerchiamo di capire meglio se la nostra prossima auto andrà a “margarina”...
Bioenergia
In linea generale vengono chiamate bioenergie tutte le fonti energetiche di origine vegetale (legnami, scarti dell’agricoltura e dell’industria di trasformazione, i rifiuti opportunamente selezionati, gli oli di origine vegetale).
Le fonti bioenergetiche derivano dall’energia solare che le piante hanno fissato nelle loro strutture attraverso la fotosintesi. Le piante, che sfruttano l’energia della luce solare per trasformare l’anidride carbonica presente nell’aria in composti organici, immagazzinano enormi quantità di energia. Quest’energia, che è alla base di qualsiasi processo vitale, perché qualsiasi essere viventi si nutre da questa fonte, potrebbe diventare il complemento ideale delle fonti energetiche più tradizionali.
La European Biomass Association (AEBIOM – http://www.ecop.ucl.ac.be/aebiom/), Associazione Europea che vorrebbe accrescere l’utilizzo delle bioenergie, stima l’impiego di derivati da organismi viventi per usi energetici. Si va dal 25% dell’energia complessiva richiesta in Finlandia allo 0,6% della Repubblica Ceca, con l’Italia che si attesta intorno al 2,1%. Oltre il 90% di questi consumi complessivi sono legati al riscaldamento; la stufa e il camino sono ancora il mezzo più comune per utilizzare bioenergie !
Bioenergia: quali vantaggi ?
L’uso di bioenergia ha interessanti vantaggi, alcuni di ordine generale, altri legati agli incentivi fiscali verso queste fonti. Il bio-diesel è esente dal pagamento dell’accisa, che è la tassa sui carburanti; sempre che la sua produzione rimanga sotto le 125.000 tonnellate l’anno, e quindi il suo consumo sia marginale.
Torneremo sul bio-diesel perché intanto vorremmo chiarire in che cosa consistono i vantaggi più generali. L’uso di fonti energetiche rinnovabili è la indispensabile forma di buona amministrazione del patrimonio energetico del pianeta. Come ognuno sa, lo spendere più di quanto si guadagna è una forma di suicidio economico, e mutatis mutandis consumare più energia di quanta se ne produce è un suicidio energetico. Il pianeta ha vissuto un secolo nel quale olio minerale e carbone sono stati la principale fonte di energia, e questo è stato possibile attingendo in modo esasperato a riserve che non sono rinnovabili. Il bilancio è stato fisso sul rosso per tutto questo tempo. Ora è necessario immaginare un secolo dove questo bilancio risalga verso lo zero, e i consumi siano sostenuti da una produzione energetica rinnovabile con percentuali di maggioranza.
Dicevamo “Bio-diesel”
“Estratto dai semi di colza e girasole, quindi completamente rinnovabile, non contribuisce all’aumento di anidride carbonica nell’atmosfera, non contiene né zolfo né piombo e può essere utilizzato in normali motori diesel”.
Citiamo i principali vantaggi di questo carburante così come sono riportati in molti documenti. Il bio-diesel, che può essere utilizzato anche in miscela con gasolio tradizionale (e prende così il nome di ecodiesel), promette di avere un basso impatto ecologico perché non libera più anidride carbonica di quanta la pianta ne ha in precedenza fissata, non ha zolfo, e quindi non contribuisce a formare piogge acide, ha una percentuale di ossigeno tale per cui la combustione è migliore che non nel diesel minerale, ha elevata purezza, per cui libera pochissimi composti che hanno effetti cancerogeni.
Il comportamento in motori non perfettamente registrati, in un ambiente “reale”, è oggetto di studio in questi mesi, anche con l’utilizzo in mezzi pubblici di diverse città.
Non siamo riusciti ad avere informazioni precise circa il costo alla produzione di questi oli. Come abbiamo già chiarito in un altro articolo il costo di produzione degli oli minerali è molto basso, e il costo di produzione del bio-diesel dovrà essere altrettanto basso per essere competitivo.
Uscito dalla marginalità che gli garantisce l’esenzione fiscale, il carburante vegetale dovrà fare i conti con la tassazione e con consumatori poco inclini a “fare esperimenti” sulla propria auto pagata così cara. Qui si giocherà la partita.
Chissà se Rudolph Diesel immaginò che forse un giorno il suo motore avrebbe funzionato a “margarina” ?
Approfondire
www.biodiesel.it è il sito della De.Fi.Lu., che produce un bio-diesel pronto per la distribuzione. Contiene una lista di contatti internazionali molto interessanti su quello che sta accadendo nel mondo.
www.novaol.it è il sito della Eridania Beghin-Say che promuove l’utilizzo del bio-diesel di loro produzione, il Diesel-Bi. Informazioni, link e schede tecniche sul prodotto.
www.biodiesel.org sono le pagine dell’associazione americana per il bio-diesel. Molti esempi di utilizzo, documenti e dati dalla realtà americana.
Attendendo l’auto a margarina
Tutti conosciamo gli oli vegetali di semi, perché sono sugli scaffali di ogni negozio di alimentari, e ovviamente anche l’olio di oliva è un olio vegetale. Conosciamo anche forme solide di questi oli, che sono le margarine, prodotte idrogenando gli stessi (come fosse panna che viene montata). L’utilizzo di questi oli come fonte energetica, sostituendoli ai combustibili tradizionali in apparecchi anch’essi tradizionali, è una pratica recente, e i sostenitori dichiarano vantaggi per l’ambiente e per il portafoglio. Cerchiamo di capire meglio se la nostra prossima auto andrà a “margarina”...
Bioenergia
In linea generale vengono chiamate bioenergie tutte le fonti energetiche di origine vegetale (legnami, scarti dell’agricoltura e dell’industria di trasformazione, i rifiuti opportunamente selezionati, gli oli di origine vegetale).
Le fonti bioenergetiche derivano dall’energia solare che le piante hanno fissato nelle loro strutture attraverso la fotosintesi. Le piante, che sfruttano l’energia della luce solare per trasformare l’anidride carbonica presente nell’aria in composti organici, immagazzinano enormi quantità di energia. Quest’energia, che è alla base di qualsiasi processo vitale, perché qualsiasi essere viventi si nutre da questa fonte, potrebbe diventare il complemento ideale delle fonti energetiche più tradizionali.
La European Biomass Association (AEBIOM – http://www.ecop.ucl.ac.be/aebiom/), Associazione Europea che vorrebbe accrescere l’utilizzo delle bioenergie, stima l’impiego di derivati da organismi viventi per usi energetici. Si va dal 25% dell’energia complessiva richiesta in Finlandia allo 0,6% della Repubblica Ceca, con l’Italia che si attesta intorno al 2,1%. Oltre il 90% di questi consumi complessivi sono legati al riscaldamento; la stufa e il camino sono ancora il mezzo più comune per utilizzare bioenergie !
Bioenergia: quali vantaggi ?
L’uso di bioenergia ha interessanti vantaggi, alcuni di ordine generale, altri legati agli incentivi fiscali verso queste fonti. Il bio-diesel è esente dal pagamento dell’accisa, che è la tassa sui carburanti; sempre che la sua produzione rimanga sotto le 125.000 tonnellate l’anno, e quindi il suo consumo sia marginale.
Torneremo sul bio-diesel perché intanto vorremmo chiarire in che cosa consistono i vantaggi più generali. L’uso di fonti energetiche rinnovabili è la indispensabile forma di buona amministrazione del patrimonio energetico del pianeta. Come ognuno sa, lo spendere più di quanto si guadagna è una forma di suicidio economico, e mutatis mutandis consumare più energia di quanta se ne produce è un suicidio energetico. Il pianeta ha vissuto un secolo nel quale olio minerale e carbone sono stati la principale fonte di energia, e questo è stato possibile attingendo in modo esasperato a riserve che non sono rinnovabili. Il bilancio è stato fisso sul rosso per tutto questo tempo. Ora è necessario immaginare un secolo dove questo bilancio risalga verso lo zero, e i consumi siano sostenuti da una produzione energetica rinnovabile con percentuali di maggioranza.
Dicevamo “Bio-diesel”
“Estratto dai semi di colza e girasole, quindi completamente rinnovabile, non contribuisce all’aumento di anidride carbonica nell’atmosfera, non contiene né zolfo né piombo e può essere utilizzato in normali motori diesel”.
Citiamo i principali vantaggi di questo carburante così come sono riportati in molti documenti. Il bio-diesel, che può essere utilizzato anche in miscela con gasolio tradizionale (e prende così il nome di ecodiesel), promette di avere un basso impatto ecologico perché non libera più anidride carbonica di quanta la pianta ne ha in precedenza fissata, non ha zolfo, e quindi non contribuisce a formare piogge acide, ha una percentuale di ossigeno tale per cui la combustione è migliore che non nel diesel minerale, ha elevata purezza, per cui libera pochissimi composti che hanno effetti cancerogeni.
Il comportamento in motori non perfettamente registrati, in un ambiente “reale”, è oggetto di studio in questi mesi, anche con l’utilizzo in mezzi pubblici di diverse città.
Non siamo riusciti ad avere informazioni precise circa il costo alla produzione di questi oli. Come abbiamo già chiarito in un altro articolo il costo di produzione degli oli minerali è molto basso, e il costo di produzione del bio-diesel dovrà essere altrettanto basso per essere competitivo.
Uscito dalla marginalità che gli garantisce l’esenzione fiscale, il carburante vegetale dovrà fare i conti con la tassazione e con consumatori poco inclini a “fare esperimenti” sulla propria auto pagata così cara. Qui si giocherà la partita.
Chissà se Rudolph Diesel immaginò che forse un giorno il suo motore avrebbe funzionato a “margarina” ?
Approfondire
www.biodiesel.it è il sito della De.Fi.Lu., che produce un bio-diesel pronto per la distribuzione. Contiene una lista di contatti internazionali molto interessanti su quello che sta accadendo nel mondo.
www.novaol.it è il sito della Eridania Beghin-Say che promuove l’utilizzo del bio-diesel di loro produzione, il Diesel-Bi. Informazioni, link e schede tecniche sul prodotto.
www.biodiesel.org sono le pagine dell’associazione americana per il bio-diesel. Molti esempi di utilizzo, documenti e dati dalla realtà americana.
domenica, aprile 29, 2001
Quanta benzina
Solo una piccola parte del denaro infilato nel serbatoio dell'auto serve per arrivare a destinazione... la maggior parte viene sprecata in calore e attriti! Cosa aspettiamo a dare un colpo di acceleratore a una nuova generazione di trasporto?
Il miglioramento dei rendimenti e l'uso di combustibili rinnovabili sembrano le strade ovvie che porteranno benefici all'ambiente e al nostro portafoglio, ma qualcosa rallenta l'affermarsi di nuove soluzioni, di nuove ipotesi. Da una parte, la ricerca è impegnata in settori relativamente recenti, dall'altra... gli interessi economici in gioco hanno una portata enorme, globale, per usare una parola tanto di moda oggi, e le resistenze sono fortissime soprattutto da parte di chi teme che soluzioni innovative possano ridimensionare il suo ruolo nell'economia mondiale.
Eppure, ci sono infinite ragioni per lavorare al miglioramento dei sistemi di trasporto. Ragioni che comprendono il costo dei carburanti in termini ecologici ed economici, rendendo evidente la necessità di sviluppare alternative per la produzione dell'energia anche "semplicemente" perché, in un futuro molto prossimo, il petrolio sarà diventato troppo scarso e troppo caro. Ma desideri e necessità a parte, un miglioramento significativo dei trasporti è realmente possibile? I tecnici e i ricercatori che lavorano allo sviluppo di nuove soluzioni, quali scenari devono considerare?
Dove va l'energia della benzina
Il valore del carburante acquistato al distributore, ci fanno notare i gestori delle pompe, è, diciamo, di 2.050 lire al litro, e viene diviso in 1350 lire allo Stato, 620 lire alla società petrolifera, 80 lire al gestore. Il costo dell'energia per far muovere l'auto risulta quindi in circa 700 lire al litro, un terzo del prezzo alla pompa. Stiamo semplificando, lo sappiamo: le tasse sono indispensabili, se volete una strada su cui far correre la vostra Ferrari...
Comunque, ci concediamo questa approssimazione per dire che l'energia di un litro di benzina costa la metà di un caffè. Vediamo adesso come viene utilizzata
Le pagine del Dipartimento dell'Energia americano (www.fueleconomy.gov) ci aiutano a capire cosa succede di quelle 700 lire: l'80% viene disperso in varia forma dal motore (principalmente calore e attriti interni, oppure attendendo al semaforo che scatti il verde), il 2% abbondante viene assorbito dagli impianti elettrici, dall'impianto di condizionamento e dagli altri accessori (e questa percentuale tende ad aumentare molto con l’aumento dell’elettronica di bordo), quasi il 6% si perde negli attriti della trasmissione.
Alle ruote arriva circa il 13% dell'energia immessa, ma non è finita qui, perché dobbiamo frazionare anche questa voce: il 7% se ne va con l'attrito delle parti rotanti e la resistenza dell'aria (aerodinamica) e solo il 6% serve a portarci a destinazione.
Difficile evitare di pensare a qual è il valore della gita che abbiamo fatto la scorsa settimana: di 100.000 lire di energia acquistata alla pompa, tolte le tasse, il calore e gli attriti (alla fine calore anch’essi) il nostro automezzo è riuscito a utilizzare 3.000 lire scarse per portarci a destinazione.
I dati riportati riguardano automobili a benzina in ambito urbano; le cose cambiano appena un po' in autostrada, per esempio, dove la resistenza aerodinamica arriva a partecipare all'attrito con un valore oltre il 10%, senza tuttavia spostare il calcolo in modo significativo. Va sottolineato ancora una volta che si tratta di approssimazioni, ma è comunque evidente che il miglioramento dei rendimenti è una via da percorrere.
L'elettricità non puzza
L'auto elettrica nella sua forma moderna nasce con l'obbiettivo di ridurre l'inquinamento da gas di scarico e il rumore, ed è immaginata in molte forme. Sebbene la produzione di elettricità nelle centrali avvenga principalmente bruciando gasolio, e sposti dalla città al luogo dove sorge la centrale il problema dell'inquinamento, l'ecologia strizza un occhio al motore elettrico perché le centrali alla fine inquinerebbero meno della somma dei motori che andrebbero a sostituire.
Il motore elettrico è molto più efficiente del motore a combustione e la resa alla trazione è decisamente superiore. Ma la mancanza di accumulatori "vincenti" (costano, pesano, inquinano nello smaltimento, hanno bisogno di manutenzione) ha tenuto l'auto elettrica in un limbo da cui non riesce a uscire, almeno nella forma attuale. Dimenticati i pannelli solari fotovoltaici (che trasformano la luce in energia), inapplicabili per il loro basso rendimento, e le batterie a superconduttori, che né si autoscaricano né presentano resistenze interne, ma che sono ancora il sogno di un remoto futuro, la ricerca fatica a proporre nuove soluzioni "elettriche" per il grande mercato. Interessanti esperimenti vedono auto ibride, con un motore tradizionale più piccolo del solito, che mantiene anche la carica degli accumulatori, e una trazione elettrica che "assiste" il motore tradizionale quando c'è bisogno di spunto. Per un'anteprima di modelli equipaggiati con modelli ibridi si possono vedere le pagine della Honda Insight (www.honda2000.com) e della Toyota Prius (www.prius.toyota.com), mentre General Motors dedica un sito alla sua elettrica di punta, la EV1 (www.gmev.com).
Le celle a combustibile, infine, che producono elettricità e acqua a partire da idrogeno, hanno anche loro posto nelle sperimentazioni, ma soffrono della scarsa maneggevolezza dell'idrogeno compresso, che è un gas un po' "nervoso".
Linee di sperimentazione alcolica e un futuro che fa girare la testa
L'alcool, lo stesso che quando riempie lo stomaco, sulla strada provoca tragedie, è da tempo uno dei filoni promettenti nella ricerca di miscele combustibili alternative. Autovetture con leggere modifiche, necessarie per proteggere i motori dall'aggressività chimica delle miscele 85% alcool e 15% benzina, e con elettronica supplementare che deve analizzare il contenuto del serbatoio, sono state prodotte da General Motors (www.generalmotors.com) già a partire dalla metà degli anni '80.
I motori a gasolio e a oli rinnovabili come quello di colza, a Gpl, a metano, le turbine tipo Wankel, che sono motori rotativi senza cilindri, offrono tutti delle alternative al tradizionale motore a benzina, ognuna con punti a favore, anche se attualmente nessuna di queste tecnologie - da sola - sarebbe in grado di sostituire la benzina con i risultati che si dovrebbe aspettare in una moderna economia dei trasporti.
Per approfondire
Consorzio GPL Autotrazione, http://www.gplauto.it. Vi si trovano indicazioni preziose sulla conversione delle auto in GPL e sugli incentivi messi a disposizione dalle amministrazioni comunali.
EPA (United States Environmental Protection Agency), http://www.epa.gov è il sito dell'agenzia americana per la protezione dell'ambiente
EvWorld, http://www.evworld.com, sito interamente dedicato ai veicoli a trazione elettrica.
Figisc (Federazione italiana gestori impianti carburanti), http://www.figisc.it. Per una scheda semplificata sulla ripartizione dei costi dei carburanti si può fare riferimento al documento http://www.figisclombardia.it/news35.html
Fuel Cells (celle a combustibile), http://www.fuelcells.org
ITIS Righi di Treviglio (BG), http://www.ctrade.it/polotecnicoprofessionale.treviglio/Electra.htm. Uno studio completo e approfondito sull'auto elettrica, promosso da un programma della Comunità Europea.
SNAM, http://www.snam.it. L'elenco dei distributori di metano e una interessante sezione con le domande più frequenti e le risposte.
United States Departement of Energy (Dipartimento americano dell'Energia), http://www.energy.gov. Per una analisi dei rendimenti si può fare riferimento a http://www.fueleconomy.gov, sito realizzato dallo stesso Ente.
Il miglioramento dei rendimenti e l'uso di combustibili rinnovabili sembrano le strade ovvie che porteranno benefici all'ambiente e al nostro portafoglio, ma qualcosa rallenta l'affermarsi di nuove soluzioni, di nuove ipotesi. Da una parte, la ricerca è impegnata in settori relativamente recenti, dall'altra... gli interessi economici in gioco hanno una portata enorme, globale, per usare una parola tanto di moda oggi, e le resistenze sono fortissime soprattutto da parte di chi teme che soluzioni innovative possano ridimensionare il suo ruolo nell'economia mondiale.
Eppure, ci sono infinite ragioni per lavorare al miglioramento dei sistemi di trasporto. Ragioni che comprendono il costo dei carburanti in termini ecologici ed economici, rendendo evidente la necessità di sviluppare alternative per la produzione dell'energia anche "semplicemente" perché, in un futuro molto prossimo, il petrolio sarà diventato troppo scarso e troppo caro. Ma desideri e necessità a parte, un miglioramento significativo dei trasporti è realmente possibile? I tecnici e i ricercatori che lavorano allo sviluppo di nuove soluzioni, quali scenari devono considerare?
Dove va l'energia della benzina
Il valore del carburante acquistato al distributore, ci fanno notare i gestori delle pompe, è, diciamo, di 2.050 lire al litro, e viene diviso in 1350 lire allo Stato, 620 lire alla società petrolifera, 80 lire al gestore. Il costo dell'energia per far muovere l'auto risulta quindi in circa 700 lire al litro, un terzo del prezzo alla pompa. Stiamo semplificando, lo sappiamo: le tasse sono indispensabili, se volete una strada su cui far correre la vostra Ferrari...
Comunque, ci concediamo questa approssimazione per dire che l'energia di un litro di benzina costa la metà di un caffè. Vediamo adesso come viene utilizzata
Le pagine del Dipartimento dell'Energia americano (www.fueleconomy.gov) ci aiutano a capire cosa succede di quelle 700 lire: l'80% viene disperso in varia forma dal motore (principalmente calore e attriti interni, oppure attendendo al semaforo che scatti il verde), il 2% abbondante viene assorbito dagli impianti elettrici, dall'impianto di condizionamento e dagli altri accessori (e questa percentuale tende ad aumentare molto con l’aumento dell’elettronica di bordo), quasi il 6% si perde negli attriti della trasmissione.
Alle ruote arriva circa il 13% dell'energia immessa, ma non è finita qui, perché dobbiamo frazionare anche questa voce: il 7% se ne va con l'attrito delle parti rotanti e la resistenza dell'aria (aerodinamica) e solo il 6% serve a portarci a destinazione.
Difficile evitare di pensare a qual è il valore della gita che abbiamo fatto la scorsa settimana: di 100.000 lire di energia acquistata alla pompa, tolte le tasse, il calore e gli attriti (alla fine calore anch’essi) il nostro automezzo è riuscito a utilizzare 3.000 lire scarse per portarci a destinazione.
I dati riportati riguardano automobili a benzina in ambito urbano; le cose cambiano appena un po' in autostrada, per esempio, dove la resistenza aerodinamica arriva a partecipare all'attrito con un valore oltre il 10%, senza tuttavia spostare il calcolo in modo significativo. Va sottolineato ancora una volta che si tratta di approssimazioni, ma è comunque evidente che il miglioramento dei rendimenti è una via da percorrere.
L'elettricità non puzza
L'auto elettrica nella sua forma moderna nasce con l'obbiettivo di ridurre l'inquinamento da gas di scarico e il rumore, ed è immaginata in molte forme. Sebbene la produzione di elettricità nelle centrali avvenga principalmente bruciando gasolio, e sposti dalla città al luogo dove sorge la centrale il problema dell'inquinamento, l'ecologia strizza un occhio al motore elettrico perché le centrali alla fine inquinerebbero meno della somma dei motori che andrebbero a sostituire.
Il motore elettrico è molto più efficiente del motore a combustione e la resa alla trazione è decisamente superiore. Ma la mancanza di accumulatori "vincenti" (costano, pesano, inquinano nello smaltimento, hanno bisogno di manutenzione) ha tenuto l'auto elettrica in un limbo da cui non riesce a uscire, almeno nella forma attuale. Dimenticati i pannelli solari fotovoltaici (che trasformano la luce in energia), inapplicabili per il loro basso rendimento, e le batterie a superconduttori, che né si autoscaricano né presentano resistenze interne, ma che sono ancora il sogno di un remoto futuro, la ricerca fatica a proporre nuove soluzioni "elettriche" per il grande mercato. Interessanti esperimenti vedono auto ibride, con un motore tradizionale più piccolo del solito, che mantiene anche la carica degli accumulatori, e una trazione elettrica che "assiste" il motore tradizionale quando c'è bisogno di spunto. Per un'anteprima di modelli equipaggiati con modelli ibridi si possono vedere le pagine della Honda Insight (www.honda2000.com) e della Toyota Prius (www.prius.toyota.com), mentre General Motors dedica un sito alla sua elettrica di punta, la EV1 (www.gmev.com).
Le celle a combustibile, infine, che producono elettricità e acqua a partire da idrogeno, hanno anche loro posto nelle sperimentazioni, ma soffrono della scarsa maneggevolezza dell'idrogeno compresso, che è un gas un po' "nervoso".
Linee di sperimentazione alcolica e un futuro che fa girare la testa
L'alcool, lo stesso che quando riempie lo stomaco, sulla strada provoca tragedie, è da tempo uno dei filoni promettenti nella ricerca di miscele combustibili alternative. Autovetture con leggere modifiche, necessarie per proteggere i motori dall'aggressività chimica delle miscele 85% alcool e 15% benzina, e con elettronica supplementare che deve analizzare il contenuto del serbatoio, sono state prodotte da General Motors (www.generalmotors.com) già a partire dalla metà degli anni '80.
I motori a gasolio e a oli rinnovabili come quello di colza, a Gpl, a metano, le turbine tipo Wankel, che sono motori rotativi senza cilindri, offrono tutti delle alternative al tradizionale motore a benzina, ognuna con punti a favore, anche se attualmente nessuna di queste tecnologie - da sola - sarebbe in grado di sostituire la benzina con i risultati che si dovrebbe aspettare in una moderna economia dei trasporti.
Per approfondire
Consorzio GPL Autotrazione, http://www.gplauto.it. Vi si trovano indicazioni preziose sulla conversione delle auto in GPL e sugli incentivi messi a disposizione dalle amministrazioni comunali.
EPA (United States Environmental Protection Agency), http://www.epa.gov è il sito dell'agenzia americana per la protezione dell'ambiente
EvWorld, http://www.evworld.com, sito interamente dedicato ai veicoli a trazione elettrica.
Figisc (Federazione italiana gestori impianti carburanti), http://www.figisc.it. Per una scheda semplificata sulla ripartizione dei costi dei carburanti si può fare riferimento al documento http://www.figisclombardia.it/news35.html
Fuel Cells (celle a combustibile), http://www.fuelcells.org
ITIS Righi di Treviglio (BG), http://www.ctrade.it/polotecnicoprofessionale.treviglio/Electra.htm. Uno studio completo e approfondito sull'auto elettrica, promosso da un programma della Comunità Europea.
SNAM, http://www.snam.it. L'elenco dei distributori di metano e una interessante sezione con le domande più frequenti e le risposte.
United States Departement of Energy (Dipartimento americano dell'Energia), http://www.energy.gov. Per una analisi dei rendimenti si può fare riferimento a http://www.fueleconomy.gov, sito realizzato dallo stesso Ente.