Quando si parla di risparmiare alla pompa, le parole “risparmio di carburante” ed “efficienza del carburante” ricorrono costantemente, spesso usate come se significassero la stessa cosa. Sono correlati, ma descrivono cose diverse e comprendere la distinzione ti aiuta a dare un senso migliore ai numeri che vedi nelle recensioni delle auto, nelle valutazioni EPA e nelle specifiche del produttore.
Che cos'è il risparmio di carburante?
Il risparmio di carburante è un parametro a livello di veicolo. Misura la distanza percorsa da un veicolo con una determinata quantità di carburante. Negli Stati Uniti, il risparmio di carburante è espresso in miglia per gallone (MPG). Nella maggior parte degli altri paesi, la misura equivalente è litri per 100 chilometri (L/100km), dove un numero inferiore indica prestazioni migliori.
Quando l'EPA pubblica una classificazione MPG in città, autostrada o combinata per un veicolo, sta misurando il risparmio di carburante. Quando utilizzi un
calcolatore MPG per monitorare le prestazioni della tua auto nei viaggi reali, stai calcolando il risparmio di carburante. Gli input sono semplici: distanza percorsa e carburante utilizzato. Il risultato ti dice, in pratica, quanto costa far funzionare quel veicolo.
Il risparmio di carburante tiene conto delle prestazioni dell'intero veicolo, non solo del motore. Il peso dell'auto, la sua forma aerodinamica, la resistenza al rotolamento degli pneumatici, il tipo di trasmissione e persino le condizioni del filtro dell'aria contribuiscono tutti al numero finale di MPG.
Che cos'è l'efficienza del carburante?
L'efficienza del carburante è una metrica a livello di motore. Descrive quanto bene il motore converte l'energia chimica immagazzinata nel carburante in movimento meccanico utile. Questo è tipicamente espresso in percentuale ed è noto come efficienza termica.
Quando si brucia benzina o diesel in un motore, si rilascia energia. La domanda è quanta di quell’energia fa effettivamente girare l’albero motore e muove l’auto, rispetto a quanta viene sprecata. I rifiuti si presentano sotto diverse forme: calore in uscita dal tubo di scarico, calore irradiato attraverso il blocco motore e il sistema di raffreddamento e perdite dovute all'attrito all'interno del motore.
Efficienza termica e perché viene sprecata la maggior parte dell'energia del carburante
Un motore a combustione interna a benzina convenzionale ha un rendimento termico compreso tra il 25 e il 35% circa. Ciò significa che per ogni litro di benzina bruciato, tra il 65 e il 75% dell’energia contenuta in quel carburante viene persa, principalmente sotto forma di calore. Solo il restante 25-35% svolge il lavoro vero e proprio di spostamento del veicolo.
Questo è uno dei limiti fondamentali del motore a combustione interna e spiega perché le case automobilistiche e i ricercatori hanno investito così tanto nel miglioramento della progettazione dei motori negli ultimi decenni.
Come gli ingegneri migliorano l'efficienza del motore
I motori moderni sono notevolmente più efficienti rispetto ai motori di 20 o 30 anni fa, grazie a diverse tecnologie che riducono gli sprechi.
L'iniezione diretta del carburante spruzza il carburante direttamente nella camera di combustione anziché miscelarlo nella porta di aspirazione. Ciò consente un dosaggio del carburante più preciso, una combustione più pulita e un rapporto di compressione più elevato, che estraggono più lavoro da ogni goccia di carburante.
La fasatura variabile delle valvole regola l'apertura e la chiusura delle valvole di aspirazione e di scarico in base alla velocità e al carico del motore. A basse velocità, il motore può comportarsi in un modo per ridurre al minimo le perdite di pompaggio; alle alte velocità, si regola per massimizzare la potenza e l'efficienza.
La turbocompressione consente a un motore più piccolo di produrre la potenza di uno più grande forzando più aria nei cilindri. Un motore più piccolo che funziona con una spinta moderata può raggiungere un'efficienza migliore rispetto a un motore aspirato di cilindrata maggiore che produce la stessa potenza.
La disattivazione dei cilindri interrompe l'erogazione del carburante ad alcuni cilindri quando il motore non necessita della piena potenza, ad esempio durante la guida regolare in autostrada. Meno cilindri che svolgono lo stesso lavoro significano minori perdite di pompaggio e migliore efficienza con carichi leggeri.
Perché una migliore efficienza del motore non significa sempre un migliore MPG
È qui che la distinzione tra efficienza ed economia diventa veramente importante. Un motore con un’efficienza termica del 35% installato in un SUV grande e pesante con un profilo aerodinamico smussato può fornire un MPG peggiore nel mondo reale rispetto a un motore leggermente meno efficiente in una berlina leggera e aerodinamica.
Il risparmio di carburante riflette l’intero sistema. Un veicolo pesante richiede più energia per accelerare e mantenere la velocità contro la resistenza al rotolamento. Una scarsa aerodinamica aumenta la resistenza alle velocità autostradali, richiedendo più carburante indipendentemente dalla capacità del motore di convertire quel carburante internamente. Una trasmissione che mantiene il motore in una parte inefficiente del suo range operativo comporterà un risparmio di carburante anche se il motore stesso è ben progettato.
Questo è il motivo per cui non è possibile leggere semplicemente l'efficienza termica dichiarata dal produttore e concludere che una determinata automobile sarà economica da gestire. Il quadro completo richiede la cifra MPG, che integra tutti questi fattori del mondo reale.
Il vantaggio ibrido: recuperare energia che altrimenti scomparirebbe
I veicoli ibridi illustrano particolarmente bene la differenza tra efficienza ed economia. Un propulsore ibrido non ha necessariamente un motore termicamente più efficiente di un’auto convenzionale comparabile. Ciò che fanno gli ibridi è recuperare energia che altrimenti andrebbe completamente persa.
Quando si frena un'auto convenzionale, l'energia cinetica viene convertita in calore nelle pastiglie e nei rotori dei freni e il calore viene dissipato nell'aria. Se n'è andato. Un ibrido utilizza la frenata rigenerativa per catturare parte di quell’energia cinetica e immagazzinarla in una batteria, dove può essere utilizzata in seguito per alimentare l’auto. Nella guida in città, dove le frenate avvengono frequentemente, questo meccanismo di recupero può migliorare notevolmente il risparmio di carburante anche senza migliorare l'efficienza termica del motore.
Questo è anche il motivo per cui i veicoli ibridi mostrano un divario maggiore tra le valutazioni in città e in autostrada rispetto alle auto convenzionali. Nella guida in città, c'è più energia da recuperare attraverso la frenata rigenerativa. In autostrada, a velocità costante, il vantaggio della rigenerazione si riduce e i due tipi di veicoli si comportano in modo più simile.
Il consiglio pratico per gli acquirenti di auto
Se stai acquistando un'auto e desideri confrontare i costi di gestione, concentrati sui dati MPG o L/100 km, non sulle percentuali di efficienza termica. L'MPG è standardizzato, ampiamente pubblicato e riflette le prestazioni dell'intero veicolo in condizioni di guida reali. I numeri di efficienza termica sono più difficili da trovare, variano a seconda dei diversi punti di funzionamento del motore e non tengono conto del peso, dell'aerodinamica e delle caratteristiche di trasmissione che determinano la quantità di carburante effettivamente bruciata.
Utilizzare le classificazioni MPG combinate EPA come punto di partenza per i confronti tra i veicoli. Quindi, se guidi molto in città, pondera maggiormente la cifra della città. Se guidi principalmente in autostrada, affidati al numero dell'autostrada. E una volta che possiedi un veicolo, monitorare il tuo consumo effettivo con un
calcolatore MPG ti offre il quadro più accurato dei tuoi costi reali, poiché il MPG reale spesso differisce dalla stima EPA a seconda delle abitudini di guida, del clima e delle condizioni del veicolo.
L’efficienza del carburante, nel senso termico, è un affascinante parametro ingegneristico che spiega perché vale la pena perseguire alcune tecnologie motoristiche. Ma il risparmio di carburante è il numero che ti dice quanto spenderai per il gas, e questa è la cifra che conta di più quando prendi decisioni presso la concessionaria o alla pompa.