AMARCORD / Irisbus Europolis elettrico: la prova in città

Dal numero di AUTOBUS di gennaio 2004

Sui saliscendi delle strade di Genova l’elettrico di Irisbus tiene testa alle prestazioni dei veicoli termici. E l’autonomia può essere raddoppiata…

I veicoli elettrici sono una soluzione praticabile per alleviare i danni da inquinamento delle aree urbane? C’è chi dice di sì, chi li scarta a priori, chi non si sbilancia. Spesso, a partire da concetti o preconcetti che ben poco hanno a che fare con valutazioni oggettive di pregi e difetti dell’utilizzo della trazione elettrica pura, da batterie, nel trasporto pubblico.

La prova cui abbiamo sottoposto l’Europolis elettrico di Irisbus può essere quindi letta sia in riferimento al veicolo in sé, alla sua realizzazione, sia nel confronto con le altre tipologie di veicolo. Come sempre, avviene nelle “prove in città” fatte da AUTOBUS, siamo andati a verificare il consumo in esercizio simulato, la rumorosità interna e più in generale il comportamento su strada. Ma andiamo con ordine…

Irisbus Europolis, la prova a Genova in esercizio simulato

Innanzitutto il percorso di prova: invece del solito tracciato urbano sulla circolare sinistra di Brescia, la prova è stata fatta a Genova, con partenza dalla sede Altra (zona Lungo Bisagno), quindi tre giri con partenza e arrivo da piazza della Vittoria (nei pressi della stazione Brignoli) e infine rientro alla sede Altra. In totale 54,3 chilometri, di cui 40,2 in esercizio simulato con fermate ogni 382 metri (in media).

Il veicolo, zavorrato a metà del carico utile montava il sistema di accumulo standard dell’energia, con batterie al piombo-gel (in alternativa si possono avere le Zebra al nichel cloruro di sodio) preventivamente ricaricate ed equalizzate: tensione di partenza 515 volt, capacità 180 amperòra.

I 54,3 chilometri sono stati percorsi alla media dei 15,7 chilometri all’ora, consumando un chilowattora di potenza ogni 890 metri (ossia 1,2 chilowattore al chilometro). Risultati che cambiano di poco anche considerando le sole prestazioni in esercizio simulato (senza i trasferimenti): la velocità media passa a 14,8 chilometri l’ora e per ogni chilometro si assorbono 1,16 chilowattore.

Nel calcolo è stato tenuto conto anche degli amperòora recuperati in fase di frenatura (27,35), che sono stati scalati in misura del 70 per cento dai 140,78 amperòra assorbiti complessivamente durante la prova. Bilancio quindi positivo sul fronte dei consumi. Tanto più se si considera che il percorso scelto per la prova presenta caratteristiche “spinte” per un normale impiego dei veicoli elettrici. Ossia con dislivelli anche molto impegnativi, come ad esempio nel tratto di via Assarotti, dove per circa 800 metri si sale con una pendenza dell’otto per cento.

Le salite non gli fanno paura

Superata senza difficoltà dall’Europolis, che in questo tratto ha dovuto eseguire anche due fermate simulate intermedie. Un po’ meno brillante, invece, rispetto ai consimili a trazione diesel, nella prova di accelerazione: con partenza da fermo gli occorrono 27 secondi per raggiungere i 50 all’ora, mentre i diesel ci arrivano in meno di 20 secondi.

In quanto ad autonomia, quella dichiarata dal costruttore è di 60 chilometri e, in effetti, dopo 54 km percorsi, il veicolo ha mostrato di essere ancora perfettamente efficiente, segno che nelle batterie c’era una buona riserva di energia. Resta il fatto che, con le batterie al piombo-gel, l’utilizzo dell’Europolis, pur calibrato su percorsi ad hoc, è di fatto limitato alla mezza giornata di esercizio, salvo tornare in deposito per la sostituzione dei cassoni contenenti le batterie. Operazione peraltro che si esegue in poco più di 20 minuti, dato che le batterie sono disposte in 4 cassoni completi di guide per estrazione rapida e sistema di bloccaggio rapido. Dotati di impianto di raffreddamento, sono sfilabili mediate muletto, dopo aver staccato i quattro connettori a innesto rapido.

Non manca però l’alternativa con apparato di accumulo con batterie Zebra agli idruri metallici di nichel (Na(NiC12) per impieghi più impegnativi. Sull’Europolis se ne possono montare 8 pacchi (6 intercambiabili con le casse al piombo-gel più due pacchi alloggiati dietro al paraurti) per una capacità totale di 256 amperòra (180 con quelle al piombo) e una tensione massima di 670 volt. In questo modo l’autonomia in esercizio risulta più che raddoppiata: da un minimo di 120 fino a oltre 150 chilometri.

Ovviamente c’è una differenza di costi. Le batterie Zebra costano circa 100mila euro, quelle al piombo 30mila. Ma le prime hanno una durata di tre anni (circa 120mila chilometri), le seconde vanno costruite dopo un solo anno (20-22 chilometri).

Conviene spendere di più all’inizio

Sulla base di questi parametri teorici dichiarati dal costruttore, risulterebbe un’incidenza sul costo al chilometro di 0,85 euro nel caso delle Zebra e di 1,5 nel caso delle batterie al piombo. La differenza in realtà è minore dato che la sostituzione delle batterie al piombo avviene tenendo buono l’apparato di controllo, mentre per le Zebra si butta via (e si ricicla) tutto. In conclusione, ancora una volta vale il detto “chi più spende meno spende”.

Buono l’assetto di marcia che può contare su un controllo elettronico delle sospensioni pneumatiche che non fa rimpiangere l’assenza della configurazione a ruote indipendenti dell’assale anteriore (presente invece gli Europolis Tector di taglia maggiore). Così come la frenata, assicurata da un impianto pneumoidraulico che agisce davanti e dietro su dischi autoventilati.

La rumorosità interna risente di alcuni difetti tecnici di gioventù, su cui però si sta intervenendo (il veicolo provato è da considerare alla stregua di un prototipo dimostrativo). I valori rilevati in esercizio si attestano sui 68-70 decibel, praticamente gli stessi riscontrabili sui modelli diesel. La colpa è da attribuire da un lato all’assale posteriore che per la trazione elettrica richiede una diversa lavorazione degli ingranaggi del gruppo riduttore. Per questo motivo il ponte Meritor H127E sarà prossimamente montato nella versione silenziata.

L’altra causa risiede nelle tubazioni in rame dell’impianto idroguida, che entrano in risonanza. Anche qui si sta intervenendo con sistemi di smorzamento nel collegamento con la pompa, montata in coda al veicolo sull’uscita anteriore del motore elettrico affiancato al motore di trazione.

Irisbus Europolis, sotto la lente

Visto da fuori, l’Europolis 7,4 elettrico si distingue dalla versione diesel corta (7,65 metri) per tutto ciò che riguarda la parte posteriore a sbalzo. Accorciata di 250 millimetri è occupata in toto dalla apparecchiature elettriche (batterie, inverter, convertitore). Di conseguenza le vetrature laterali lasciano il posto su entrambi i lati a pannelli chiusi con sportello grigliato superiore. Analogamente, il portellone posteriore e il lunotto vetrato sono sostituiti da una doppia porta a tutta altezza con apertura a libro.

All’abitacolo si accede da due porte vetrate (l’anteriore riscaldabile a richiesta), rototraslanti all’interno a comando pneumatico, ad anta singola quella sullo sbalzo anteriore, doppia la centrale. Come sul veicolo in prova, la porta centrale può essere equipaggiata con pedana estraibile per l’imbarco di carrozzelle, abbinata al relativo posto attrezzato fronte porta.

In questo caso i posti a sedere sono 10, quattro dei quali allineati in coda e accessibili da gradino. Tutti gli altri direttamente da pavimento. I posti previsti in piedi sono 26 (30 nella configurazione senza posto carrozzella), che possono aumentare di otto unità se al posto delle batterie al piombo si montano le Zebra, più leggere di circa 1.200 chili.

Con questo tipo di batterie è possibile anche equipaggiare l’Europolis d’impianto aria condizionata (abbinato a vetri laterali fissi incollati, al posto di quelli di serie con parte superiore apribile a scorrimento), altrimenti l’impianto è previsto a richiesta solo per l’autista.

Due soluzioni, stessi componenti

In entrambi i casi viene utilizzato un unico motore elettrico Moog da 6,5 chilowatt, montato sul tetto che aziona uno (impianto solo per l’autista) e o due compressori (impianto completo) dello stesso tipo. Il tutto con gestione integrata nel sistema di bilancio energetico di bordo. Non è da escludere che in futuro possa essere montato un sistema di aria condizionata (allo studio) azionato da motore endotermico. L’aria viene distribuita all’interno dell’abitacolo attraverso le feritoie presenti sui tegoli a soffitto, che a loro volta nascondono i serbatoi dell’impianto pneumatico e le centraline dell’impianto Multiplex.

In ogni caso, sul soffitto rivestito in materiale plastico è inserita una botola a tra posizioni a comando elettrico, mentre rientra negli optional il riscaldamento via aerotermo piazzato sotto al primo sedile passeggeri e collegato a un piccolo riscaldatore con relativo serbatoio.

L’illuminazione interna è assicurata da due fasce parallele di plafoniere che corrono lungo il cielo, ospitanti tre lampade per lato, collegate in modo da poter essere accese tutte o in parte (alternate). Altre plafoniere con lampada alogena, sono piazzate in coppia sopra ai vani porta.

Cockpit, digitale in tondo

Al posto guida si accede da un cancelletto basso, contiguo ad un’analoga paretina fronte plancia e, verso il corridoio, ad una parete con vetro superiore ancorata all’armadio posteriore contenente la centralina elettrica (dietro lo sportello smontabile). Rialzato di due gradini, ospita un sedile pneumatico Isri, un volante birazza anch’esso regolabile in altezza e inclinazione e l’originale cruscottino disegnato da Cacciamali, con satellite ovale sulla destra. A differenza degli Europolis Tector dove è stato sostituito dalla soluzione monoblocco solidale con il piantone sterzo.

Nel cruscotto centrale, a fianco del tachigrafo un display a cristalli liquidi su cui verranno programmate tutte le pagine informative relative alla diagnostica e al funzionamento degli apparati. Sul veicolo in prova era attiva solo la prima pagina con l’indicazione della tensione delle batterie.
Nella parte superiore sono invece inserite tutte le spie luminose, suddivise in blocchi omogenei secondi colori diversi (rosso, verde, giallo). A fianco del display il pulsante rosso di emergenza e l’interruttore luci di stazionamento.

Sul satellite di destra, una pulsantiera digitale per tutti i comandi più due coppie di pulsanti per apertura e chiusura teleruttore generale (sopra) e comando porte (sotto). Sul davanzale sotto al finestrino (con vetro scorrevole manualmente completo di resistenza), il manettino del freno di stazionamento, la pulsantiera di marcia e i comandi per sbrinatore parabrezza, regolazione specchi esterni (optional), comandi per l’azionamento della pedana e l’eventuale pannello di regolazione dell’impianto aria condizionata.

Per il clima del posto guida, oltre alla possibilità di avere l’impianto dedicato da 6.500 chilocalorie ora, interviene per il riscaldamento il gruppo sbrinatore Carrier Sutrack composto da ventilatore a tre velocità e scambiatore acqua-aria da 4.850 chilocalorie ora. Disponibile a richiesta il riscaldatore supplementare sotto al sedile.

Motori separati per trazione e servizi

Costruito negli stabilimenti bresciani della Cacciamali, l’Europolis elettrico ricalca le caratteristiche meccaniche della gamma a trazione termica, con struttura portante in acciaio, sospensioni pneumatiche integrali con correttore d’assetto a controllo elettronico, impianto frenante a dischi con comando pneumoidraulico sull’anteriore e pneumatico sul posteriore, completo di Abs/Asr della Wabco e impianto elettrico Multiplex. Frutto invece dell’esperienza dell’Altra di Genova tutto il sistema elettrico di trazione.

Batterie in cassoni intercambiabili

Due le opzioni del sistema di accumulo dell’energia. In un caso, come sul veicolo in prova, ci si affida a 80 batterie al piombo-gel modello Exide 6V180, disposte in 4 cassoni da 20 unità ciascuno e collegate in serie per fornire una tensione nominale di 480 Volt e una capacità di 180 amperòra.
Piazzati sullo sbalzo posteriore, i cassoni sono completi d’impianto di raffreddamento a ventilazione forzata (12 ventilatori per cassa), fusibile di sicurezza, connessioni elettriche ad innesto rapido e dispositivo Bms (Battery Management System) per il monitoraggio via linea seriale e Can di ogni singolo monoblocco.

Più performante la seconda opzione, costituita da 8 moduli (disponibile anche una ulteriore variante a 6 moduli) di batterie Zebra, agli idruri metallici di nichel, collegati in parallelo per fornire una tensione massima di 670 volt e una capacità totale di 256 amperòora. Ogni modulo è completo di sistema di raffreddamento composto da ventilatore e condotto di espulsione aria calda, che interviene qualora la temperatura salga oltre il valore di normale esercizio (circa 280 gradi).

Da sottolineare il fatto che qualora una barriera entrasse in avaria, il collegamento in parallelo consente di mantenere invariate le prestazioni di potenza del veicolo (diminuisce solo l’autonomia). Per la ricarica, nel caso delle batterie al piombo occorre un caricabatterie a terra con alimentazione trifase a 380 volt da collegare per la ricarica rapida (biberonaggio a 100 ampere per un’ora) ai 4 connettori rapidi presenti sui cassoni. Per la ricarica lenta (20 ampere per otto ore), il collegamento è previsto con attacco unico posto nel vano sul fianco sinistro sotto al posto autista. Con le batterie Zebra, sono previsti caricabatterie a bordo (uno per modulo) da collegare alla presa di corrente a terra da 220 volt e il tempo necessario è di circa 8-9 ore.

Dalle batterie di trazione, l’energia va ad un inverter Ansaldo a Igbt (collocato nel vano posteriore, sopra alle batterie) raffreddato con miscela acqua-glicole, con regolazione continua di tensione e frequenza e quindi del numero di giri del motore e della coppia, in modo da consentire la variazione continua della velocità del veicolo. Il regolatore consente inoltre il recupero di energia in frenata.

Il motore elettrico di trazione, montato longitudinalmente in cosa è asincrono trifase di Ansaldo in grado di fornire una potenza massima di 140 chilowatt per un minuto (da 3.000 a 5.000 giri) o di 70 in esercizio continuativo (da 3.000 a 9.000 giri). Analogalmente la coppia varia da un massimo di 45,9 chilogrammetri per un minuto ai 22,4 in continuo, sempre nel range da zero a 3.000 giri. La trasmissione sul ponte posteriore è in linea, attraverso riduttore e albero cardanico.

Per l’alimentazione elettrica a 24 volt dei servizi ausiliari di bordo è previsto un convertitore corrente continua/continua posto a fianco dell’inverter che mantiene in carica le due batterie collocate sotto al posto guida. L’impianto pneumatico e l’idroguida sono invece alimentati rispettivamente da un compressore rotativo a palette da 10 bar della Mattei e da una pompa a ingranaggi Casappa da 4,9 centimetri cubi al giro, montati sulle due uscite del motore asincrono trifase bialbero (un Ansaldo da 15 chilowatt continuativi), alloggiato a fianco del motore di trazion