Il gruppo ZF è alla ricerca di metodi ALTERNATIVI per le miscele nei sistemi di raffreddamento

Nel settore automobilistico si sta preparando un cambiamento significativo per quanto riguarda la climatizzazione delle auto. Si parla sempre più spesso dell’uso del propano come refrigerante legale. Perché i maggiori produttori stanno lottando per la sua approvazione e quali potrebbero essere le conseguenze per gli utenti e le officine? Maggiori dettagli nell’articolo seguente:


Le normative europee consentono l’uso esclusivo del refrigerante R-1234yf (il cosiddetto nuovo refrigerante) negli impianti di climatizzazione dei veicoli nuovi. Ma presto le cose potrebbero cambiare: una delle aziende tecnologiche leader del mercato ha sviluppato un efficiente sistema basato sul propano (R-290) e, insieme ad altri rappresentanti del settore, sta lottando per ottenere l’approvazione dell’uso di questo gas come refrigerante nelle auto di serie.

Cambiamenti in arrivo nel mercato della climatizzazione automobilistica. Perché il propano?

Le attuali normative UE relative agli impianti di climatizzazione delle automobili sono molto restrittive. Dal 2017, nei veicoli di nuova produzione è consentito l’uso di un solo refrigerante: l’R-1234yf. La sua introduzione è stata controversa, poiché è più infiammabile del refrigerante R134a precedentemente utilizzato. Tuttavia, il cambiamento è stato giustificato dal fatto che il nuovo refrigerante ha un impatto molto minore sul riscaldamento globale.

Il propano è un gas utilizzato da anni nel settore della climatizzazione. Ha eccellenti proprietà refrigeranti. Non è un gas fluorurato (F-gas), quindi non è classificato come sostanza ad alto impatto sul riscaldamento globale. Finora, tuttavia, un problema principale ne ha limitato l’uso nei veicoli: l’elevata infiammabilità. Il propano è molto più infiammabile dell’attuale gas R-1234yf, anch’esso criticato per la sua elevata infiammabilità. Nella classe di sicurezza ASHRAE, il propano è classificato come altamente infiammabile (l’R-1234yf è classificato come “poco infiammabile”) ed esplosivo.

L’elevata infiammabilità del propano è ovviamente uno svantaggio che finora ha compromesso le sue possibilità di essere approvato per l’uso nei veicoli. Tuttavia, l’industria automobilistica non ha rinunciato alla ricerca e allo sviluppo di questo gas. Esso ha un enorme potenziale di raffreddamento, grazie al quale potrebbe contribuire a soddisfare i requisiti più elevati del mercato automobilistico moderno (di cui parleremo tra poco), ed è anche incomparabilmente più economico da produrre rispetto all’R-1234yf (circa 3-6 EUR al kg contro 80-150 EUR al kg).

Il gruppo ZF ha appena presentato il prototipo di un nuovo sistema di gestione termica che dovrebbe essere molto più efficiente e sostenibile rispetto alle soluzioni attualmente in uso, grazie all’utilizzo del propano come refrigerante. L’obiettivo di ZF era quello di ottenere le migliori prestazioni di raffreddamento e riscaldamento a temperature esterne comprese tra -25 °C e +35 °C. Il motivo di questo lavoro è la crescente diffusione delle auto elettriche e ibride plug-in, che richiedono sistemi di climatizzazione molto efficienti (utilizzati non solo per raffreddare l’abitacolo, ma anche il motore e la batteria). ZF stima che grazie al suo sistema basato sul propano sarà possibile aumentare l’autonomia dei veicoli elettrificati del 10% senza la necessità di ricorrere a sistemi di propulsione più costosi o a batterie più grandi.

Dettagli tecnici del sistema ZF TherMaS

TherMaS è un sistema più leggero e più piccolo rispetto alle soluzioni comparabili, ma allo stesso tempo più efficiente ed economico. L’uso del propano come refrigerante garantisce una resa di raffreddamento notevolmente migliore e dimensioni e peso ridotti dell’intero sistema. Nei test, la gestione ottimizzata del calore e l’utilizzo più efficiente del calore residuo dal sistema di propulsione hanno permesso di aumentare l’autonomia in condizioni invernali difficili fino al 10% e in condizioni estreme fino al 30%.

– La batteria di un’auto elettrica è molto sensibile alla temperatura di esercizio. Funziona al meglio in un intervallo compreso tra 15 e 25 °C”, spiega il dott. Otmar Scharrer, Senior Vice President R&D di ZF. “Le temperature estreme riducono notevolmente l’autonomia effettiva, poiché il sistema di gestione termica deve lavorare più intensamente, aumentando il consumo di energia. Per questo motivo ZF ha sviluppato il proprio sistema TherMaS.

ZF ha presentato già nel 2023 un sistema concettuale di gestione termica centralizzata. Da allora sono stati compiuti notevoli progressi tecnologici. Il sistema offre una potenza di riscaldamento e raffreddamento di almeno 10 kW a temperature esterne comprese tra -25 °C e +35 °C. È stato progettato in modo completo: tutte le funzioni termiche sono state integrate in un unico sottosistema indipendente, compresa la prima pompa di calore progettata da ZF. La complessità del sistema è stata ridotta, compresa l’architettura E/E e il controllo: l’alloggiamento compatto consente di risparmiare spazio e tempo di installazione e riduce le perdite di calore.

Il sistema TherMaS è stato testato su un veicolo dimostrativo. Non sono stati riscontrati rischi per la sicurezza del sistema. TherMaS sarà disponibile in tre classi di efficienza per soddisfare diverse applicazioni e piattaforme di veicoli. Secondo quanto riferito, i produttori automobilistici hanno già espresso grande interesse, nonostante gli ostacoli rappresentati dalle normative europee.

I produttori di componenti si daranno battaglia per il propano

Abbiamo chiesto chiarimenti in merito alle norme alla sede centrale di ZF. Abbiamo ricevuto una risposta dalla quale risulta che l’azienda spera di ottenere l’autorizzazione per implementare la propria soluzione nella produzione di massa:

– ZF collabora con altre aziende del settore automobilistico nell’ambito di un consorzio che ha presentato alla fine del 2024 una richiesta all’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA) per l’approvazione dell’uso del propano. Abbiamo ricevuto conferma che tutta la documentazione richiesta è stata presentata e che la richiesta è attualmente all’esame. Sulla base delle stime attuali, prevediamo una decisione positiva intorno al 2026. Una valutazione positiva da parte dell’EPA aprirebbe la strada anche all’approvazione normativa in Europa. ZF partecipa attivamente a questo processo per garantire che il sistema TherMaS sia sviluppato in piena conformità con il quadro normativo. Il nostro obiettivo è fornire una soluzione tecnologicamente avanzata e pronta per il mercato che soddisfi sia i requisiti legali che le aspettative dei nostri clienti e partner.

Sebbene ZF sia un gruppo tedesco, la strategia di ottenere prima l’approvazione sul mercato statunitense non dovrebbe sorprendere. Il sistema giuridico locale è da anni considerato molto più aperto all’implementazione di nuove tecnologie nel settore automobilistico (ad esempio, soluzioni relative alla guida autonoma). Continueremo a monitorare i progressi dei lavori legislativi relativi all’approvazione del propano come refrigerante nei veicoli.

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