Road to the Zero Emission: le tecnologie di nuova generazione di ZF per la transizione ecologica e l’elettrificazione di tutti i veicoli

Sollecitata dall’urgente necessità globale di mitigare gli impatti del cambiamento climatico, l’industria dei veicoli commerciali si sta impegnando per la realizzazione di soluzioni di trasporto sostenibili. Poiché il settore dei trasporti è responsabile di oltre un quinto delle emissioni globali di anidride carbonica, l’industria è pienamente impegnata a ridurre l’emissione di anidride carbonica e la dipendenza dai combustibili fossili. Gli ingegneri di questo settore stanno ora ottenendo rapidi progressi tecnici, con l’obiettivo di sostituire i veicoli tradizionali con soluzioni alternative più pulite ed ecologiche al tradizionale motore a combustione interna.

Soluzioni di trasmissione sostenibili: ZF presenta il suo kit di mobilità elettrica di nuova generazione

ZF Friedrichshafen è in prima linea in questa sfida e ha recentemente presentato il kit e-mobility, una suite di nuova generazione di azionamenti elettrici e componenti ausiliari, per rendere le flotte di veicoli commerciali più efficienti, sostenibili e connessi tra loro.

Dal momento che non esiste un’unica soluzione di propulsione a zero emissioni in grado di fornire l’intera gamma di prestazioni pari a quelle di un veicolo tradizionale alimentato con un motore a combustione interna, il futuro immediato dei veicoli commerciali prevede una combinazione di tecnologie, con le unità elettriche a batteria e a celle a combustibile come opzioni più praticabili nel campo dell’elettrificazione.

«Prevediamo un mix di tecnologie elettriche, a seconda del tipo di applicazione per cui il veicolo sarà utilizzato», spiega il Dr. Andreas Grossl, che dirige il segmento di prodotto degli azionamenti elettrici per i veicoli commerciali presso ZF. «Il nostro kit per la mobilità elettrica è di natura modulare perché consente di rispondere al meglio allle diverse soluzioni che si stanno proponendo. Attualmente soluzioni con le batterie o con celle a combustibile sono già sul mercato per garantire una rapida transizione alla decarbonizzazione. Entrambe le nostre piattaforme di prossima generazione, CeTrax 2 e AxTrax 2, sono state progettate in modo da poter utilizzare come fonte di energia sia le batterie che le celle a combustibile», aggiunge.

L’approccio modulare di ZF per fornire una gamma diversificata di trasmissioni sostenibili

Costruire un processo produttivo in grado di sviluppare e produrre una gamma di soluzioni diverse rappresenta una grande sfida per un fornitore di sistemi per veicoli. Ecco perché ZF Friedrichshafen ha adottato un approccio modulare nello sviluppo del suo kit per la mobilità elettrica.

Per rispondere a un’ampia gamma di esigenze del mercato, il kit di ZF comprende una piattaforma di motori elettrici centrali – il CeTrax 2 – progettata per essere installata nello stesso spazio di una trasmissione convenzionale, nonché una piattaforma di assale elettrico – l’AxTrax 2 – che offre una maggiore flessibilità di progettazione, soprattutto per gli autobus urbani a pianale ribassato. Ciò consente ai costruttori di veicoli di scegliere i sistemi e i componenti del kit in base alle proprie esigenze costruttive e a quelle dell’utilizzatore finale.

Tutte le versioni dei sistemi CeTrax 2 e AxTrax 2 sono inoltre dotate di due sole varianti di motore elettrico e di un inverter. Anche l’attuatore elettrico e l’unità di controllo elettronico, compreso il software, sono utilizzati in comune a tutti i sistemi di azionamento. Ciò consente di risparmiare risorse di sviluppo, di aumentare il livello di maturità dei singoli componenti e di realizzare economie di scala nella produzione per contribuire alla riduzione dei costi di gestione.

«In qualità di azienda globale al servizio dei costruttori di veicoli di tutto il mondo, ZF è perfettamente consapevole dei vincoli e delle sfide che comporta la transizione verso le emissioni zero. Saranno necessari investimenti significativi nelle infrastrutture di ricarica e di rifornimento. Anche il costo totale di proprietà TCO è un altro fattore importante da tenere da conto e la loro diffusione crescerà solo se i veicoli a zero emissioni potranno essere gestiti con lo stesso profitto dei veicoli convenzionali a diesel. Sappiamo che l’industria ha le carte in regola per “decarbonizzare” i veicoli commerciali, ma abbiamo bisogno del giusto quadro di incentivi e della consapevolezza che le infrastrutture necessarie – le stazioni di ricarica e la rete di idrogeno – siano realizzate», spiega Grossl.

La corsa globale all’elettrificazione delle flotte di veicoli commerciali

A livello internazionale, la Cina sta attualmente segnando il passo per quanto riguarda il numero di veicoli ecologici, in particolare per gli autobus urbani. Negli Stati Uniti, nell’ambito dell’Inflation Reduction Act, è stato reso disponibile un enorme pacchetto di sovvenzioni che incoraggia gli operatori delle flotte a investire in veicoli a zero emissioni. Ma in Europa le aziende temono che il Vecchio Continente stia rimanendo indietro. Secondo una recente ricerca pubblicata da CLEPA, la federazione che rappresenta i fornitori del settore automobilistico, il 43% dei suoi associati ha espresso preoccupazione per la competitività europea in questo settore, mentre il 41% ritiene che altre regioni stiano correndo in anticipo nello sviluppo di nuove tecnologie a zero emissioni.

In Cina l’elettrificazione è molto più avanti per quanto si tratta di elettrificare gli autobus urbani. Nel 2022, l’86% degli autobus urbani funzionava già a batteria, rispetto al 15% in Europa. Questo sta aiutando i produttori di autobus cinesi a guadagnare un vantaggio sui loro concorrenti e hanno chiare ambizioni di fare breccia nel mercato globale, come ha dimostrato anche la loro recente e forte presenza alla fiera Busworld di Bruxelles.

Non solo autobus: l’elettrificazione dei camion

Sebbene gli autobus urbani rappresentino un indicatore molto visibile della trasformazione verso l’elettrificazione, i volumi degli autobus sono piuttosto bassi rispetto a quelli degli autocarri. Con i camion elettrificati, alimentati a batteria o a celle a combustibile, che stanno diventando una valida alternativa, produttori come ZF stanno aumentando la produzione, rendendo le unità elettriche più interessanti, soprattutto dal punto di vista dei costi. «I volumi degli autobus sono relativamente piccoli, ma ora c’è una crescente domanda di autocarri a zero emissioni. Abbiamo l’opportunità di spingere ulteriormente e più velocemente sull’elettrificazione, portando innovazioni come le tecnologie Hairpin usate per le autovetture anche ai veicoli commerciali e producendole su scala molto più elevata», continua Grossl.

L’esperienza di ZF nelle autovetture apre la strada a una rapida innovazione dei veicoli commerciali

La migrazione delle tecnologie da un tipo di veicolo all’altro è un’attività in cui ZF eccelle. Grazie alla sua forte presenza nello sviluppo di tecnologie per autovetture, ZF è in grado di adattare le tecnologie per autovettura alle applicazioni più esigenti e varie dei veicoli commerciali. «Possiamo sfruttare la nostra vasta esperienza nel settore delle autovetture per sviluppare soluzioni per i veicoli commerciali. Il tempo che intercorre tra la progettazione e il mercato è più breve per le automobili, mentre i veicoli commerciali hanno cicli più lunghi. Ad esempio, stiamo iniziando a produrre sistemi di trasmissione che utilizzano motori sincroni a magneti permanenti (PMSM), una tecnologia che produciamo da anni per le autovetture», dichiara Grossl.

Anche i sistemi elettronici e il software svolgono un ruolo fondamentale nel garantire il funzionamento ottimale dei veicoli commerciali, indipendentemente dall’alimentazione. «La nostra nuova centralina EST90 interconnette tutti questi sistemi e ne controlla l’interazione ottimale. Possiede una potenza di calcolo tre volte superiore e una memoria quattro volte superiore rispetto alla generazione precedente. Gestisce gli invertitori e gli attuatori del CeTrax 2 al posto della tecnologia pneumatica», spiega Grossl. Che aggiunge: «La possibilità di effettuare aggiornamenti in remoto e le funzionalità di monitoraggio delle condizioni operative forniscono inoltre un ulteriore passo avanti verso la manutenzione predittiva, garantendo l’ottimizzazione dei tempi di attività dei veicoli e contribuendo a ridurre ulteriormente i costi manutentivi».

Il lancio del kit ZF per la mobilità elettrica, con azionamenti elettrici e componenti ausiliari all’avanguardia, segna un punto importante verso flotte di veicoli commerciali più ecologiche e connesse. Riconoscendo l’urgenza di ridurre le emissioni di anidride carbonica nel settore dei trasporti e sfruttando la propria esperienza nelle tecnologie per le autovetture, ZF sta sviluppando le innovazioni per contribuire a guidare il settore verso un futuro elettrificato più pulito e sostenibile.

AxTrax 2

L’AxTrax 2 massimizza lo spazio disponibile per il carico, la cabina passeggeri e per le batterie e aumenta la flessibilità di progettazione del costruttore per i futuri concetti di veicolo. Le unità elettriche possono essere completamente sincronizzate con le funzioni chiave del veicolo, come i sistemi di frenata, ADAS e di guida automatizzata, per contribuire a migliorare la sicurezza e l’efficienza del veicolo. Inoltre, consente ai sistemi digitali e telematici avanzati di scambiare informazioni con l’assale elettrico tramite CAN bus. L’AxTrax 2 è offerto in due varianti di potenza. L’AxTrax 2 per i veicoli commerciali consente una potenza continua di 210 kW, mentre la variante AxTrax 2 dual comprende due motori elettrici integrati ed è ideale per le applicazioni heavy-duty e offre una potenza continua di 380 kW.

AxTrax 2 LF

L’AxTrax 2 LF è l’ultimo nato della famiglia AxTrax 2 di ZF. È stato progettato specificamente per gli autobus urbani a pianale ribassato. È disponibile in due varianti di potenza. Queste offrono potenze continue di 260 kW e 360 kW e coppie di picco di 22.700 Nm e 37.300 Nm. Con la variante più potente, è possibile ottenere una capacità di salita del 20% anche per autobus articolati fino a 29 tonnellate con un solo asse motore. Gli autobus snodati possono anche essere dotati di due assi elettrici a pianale ribassato per migliorare la trazione su strade scivolose e ghiacciate.

CeTrax 2

Grazie all’approccio progettuale plug-and-play, gli azionamenti elettrici CeTrax 2 possono essere facilmente integrati nei concetti di veicoli esistenti, inserendosi nello stesso spazio della trasmissione di un veicolo con motore a combustione interna tradizionale. Il sistema integra componenti modulari e sviluppati internamente, dando vita a una soluzione integrata innovativa che consente di ottenere dimensioni compatte e peso ridotto. Sfruttando i componenti sviluppati internamente, presenta due motori elettrici raffreddati a olio ad alte prestazioni e due inverter integrati al carburo di silicio (SiC) da 800 Volt. Il CeTrax 2 è offerto in due varianti: il CeTrax 2 ha una potenza continua di 210 kW, mentre la versione CeTrax 2 dual ha 380 kW ed è adatta a veicoli fino a 44 tonnellate. L’azionamento centrale elettrico del CeTrax 2 dual è gestito con cambi di marcia fluidi e quasi impercettibili grazie al powershifting senza soluzione di continuità.