Achates Power: il motore a pistoni contrapposti che l’Aramco paga da otto anni, mentre l’Italia litiga sui biocarburanti

Mentre a Bruxelles e a Roma si discuteva per anni su come salvare il motore termico dopo il 2035, con il governo italiano in prima fila a chiedere spazio per i biocarburanti, dall’altra parte dell’Atlantico qualcuno il motore termico lo stava già reinventando, con i soldi del petrolio saudita e dell’esercito americano. Nel gennaio 2018, al salone di Detroit, sullo stand dell’Aramco c’era un Ford F-150 con un tre cilindri da 2,7 litri senza candele, senza testata e senza valvole, con sei pistoni disposti a coppie, uno contro l’altro. Lo aveva costruito un’azienda di San Diego, la Achates Power. Era il primo motore a pistoni contrapposti a benzina con accensione per compressione montato su un veicolo stradale dei tempi moderni. In Italia ne ha parlato quasi nessuno.

Abbiamo già raccontato la quota dell’Aramco in Horse Powertrain, il polo dei motori di Renault e Geely, come se fosse la prima mossa di quel genere. Non lo era. La compagnia petrolifera saudita finanzia un motore termico radicale negli Stati Uniti da otto anni.

Due pistoni e niente testata

Un motore a pistoni contrapposti mette due pistoni nello stesso cilindro, uno di fronte all’altro, senza testata in mezzo. La camera di combustione si forma tra le due teste dei pistoni quando entrambi arrivano al punto morto superiore nello stesso istante.

Sparisce un mucchio di roba: testata, albero a camme, valvole, molle e, nella versione a benzina della Achates, anche le candele. Secondo l’azienda, un V6 sovralimentato paragonabile ha circa il 60% di pezzi in più. Meno pezzi significa meno costi, meno guasti e meno manutenzione.

Resta un cilindro orizzontale, due pistoni, due alberi motore, uno a ogni estremità, e delle luci ricavate nella parete del cilindro, quelle d’aspirazione da una parte e quelle di scarico dall’altra. Quando i pistoni si allontanano scoprono le luci e il cilindro si lava. Quando si avvicinano le chiudono e comprimono la carica fino all’accensione. È un ciclo a due tempi, uno scoppio per ogni giro di albero invece che ogni due.

Chi è cresciuto con una Vespa o un Ciao il principio delle luci lo conosce già: è lo stesso del due tempi che ha motorizzato mezza Italia nel dopoguerra, solo raddoppiato, con un pistone che fa da testata all’altro. La Achates dichiara un rendimento termico al freno di circa il 45% nella versione a benzina, contro il 25-30% di un motore a benzina comune e il 41% circa del miglior ibrido Toyota. In un certo senso, siamo al livello dei motori cinesi da record, ma con un’architettura del tutto diversa.

Un’idea vecchia, una storia americana

L’idea non è nuova. La tedesca Junkers costruì negli anni Trenta i diesel aeronautici Jumo 205 a pistoni contrapposti, e la stessa architettura ha mosso per decenni locomotive, navi e sommergibili. La Fairbanks Morse, con 150 anni di storia, li ha fatti per i sommergibili americani durante la Guerra Fredda, e oggi detiene la licenza del motore Achates per l’impiego navale e militare. La filiera, insomma, non si è mai spenta. Era solo addormentata.

Se l’idea è così buona, perché è sparita dalle automobili? Per due ragioni: emissioni e olio. I vecchi due tempi lavavano male il cilindro, bruciavano olio e buttavano fuori inquinanti incompatibili con le regole moderne. Lo sa chiunque abbia seguito una Vespa degli anni Settanta in salita, nella sua nuvola azzurra. La differenza oggi la fa il calcolo: la Achates disegna luci, combustione e lavaggio con strumenti di simulazione che negli anni Cinquanta nessuno aveva, usa iniezione e gestione dell’aria moderne e sostiene di aver risolto proprio i problemi che avevano ucciso i suoi predecessori. La scommessa non è un’idea nuova. È un’idea vecchia finalmente capace di rispettare le norme del secolo.

In Italia, peraltro, il due tempi diesel non è mai uscito di scena del tutto. Le grandi navi del mondo vanno ancora a enormi motori lenti a due tempi, e a Trieste quella tradizione è arrivata intatta dalla vecchia Grandi Motori Trieste, nata dall’unione di Fiat e Ansaldo, fino alla Wärtsilä di oggi. I due tempi più grandi della Terra, insomma, hanno ancora un indirizzo italiano.

Il paragone più vicino che abbiamo nella nostra serie è quello con il motore a pistone libero e con la GM XP-500 a pistoni liberi e turbina: idee brillanti nate per sostituire il motore tradizionale e rimaste nei laboratori. La Achates, a differenza di quelle, ha trovato dei clienti.

La società nasce nel 2004 nel Sorrento Valley, a San Diego. I fondatori sono due. John Walton, figlio di Sam Walton, il fondatore di Walmart, ci mise i capitali. James Lemke, fisico, ci mise l’idea. Walton aveva fatto il Vietnam come infermiere delle forze speciali e da civile era un pilota appassionato, e conosceva la storia dei pistoni contrapposti sugli aerei. Morì nel giugno del 2005, precipitando con un ultraleggero nel Wyoming. Lemke andò avanti senza di lui. Dal 2018 l’azienda è guidata da David Crompton, e da vent’anni lavora su tre motori in parallelo, ognuno con un cliente serio.

Il pick-up dell’Aramco

Nel 2016 la Achates ottiene 9 milioni di dollari dal programma ARPA-E del dipartimento dell’Energia americano per sviluppare un motore a benzina con accensione per compressione, insieme a Delphi e all’Argonne National Laboratory. Nel 2018 quel motore entra nel Ford F-150 dimostrativo, e la Aramco Services, la controllata americana con sede a Houston e un centro ricerche a Detroit, firma un accordo di sviluppo congiunto.

I numeri: tre cilindri, 2,7 litri, sei pistoni, due alberi, 270 CV e 480 libbre-piede di coppia, circa 650 Nm, anche se altre fonti parlano di 429 libbre-piede, a seconda della fase di sviluppo. Il consumo nel ciclo combinato americano era di 37 miglia per gallone, circa 6,35 litri ogni 100 chilometri. Un F-150 di serie con il V6 EcoBoost 2.7 nel 2018 ne faceva 22. Il 68% di autonomia in più con lo stesso serbatoio. La Achates dichiarò anche un costo di produzione inferiore di mille dollari per veicolo rispetto alle soluzioni convenzionali che Ford, GM e Stellantis stavano valutando per rispettare le norme americane sui consumi del 2025.

Perché una compagnia petrolifera dovrebbe metterci una decina di milioni? Per avere un motore che bruci benzina normale con l’efficienza di un diesel, e quindi per far vincere la sua benzina contro l’elettrico in mercati che il diesel non lo vogliono. Per un italiano il ragionamento non è così lontano da quello del nostro governo sui biocarburanti: se cambia il carburante o cambia il motore, il distributore di benzina resta aperto. L’Aramco ha scelto di lavorare sul motore, l’Italia sul carburante, grazie anche al peso dell’Eni nella partita. Il DHE dell’Aramco, nato più tardi in Francia con Pipo Moteurs, è la seconda generazione della stessa strategia.

Il Bradley

Nello stesso periodo la Achates entra in un progetto militare molto più grande. Nel settembre del 2017 l’esercito americano assegna alla Cummins un contratto da 47,4 milioni di dollari, con la Achates come partner tecnologico, per sviluppare l’Advanced Combat Engine. Deve sostituire il Cummins VTA-903 da 600 CV che muove dagli anni Ottanta i veicoli da combattimento Bradley.

L’ACE è un quattro cilindri diesel da 14,3 litri a pistoni contrapposti, con 1.000 CV e circa 3.250 Nm. Rispetto al motore attuale riduce del 21% il calore da smaltire, aumenta del 50% la densità di potenza e consuma il 13% in meno. È anche modulare, con versioni da 750 e da 1.500 CV previste per altri mezzi. Nell’agosto 2021 l’esercito ha rinnovato il contratto con altri 87 milioni, per portarlo alla prova su un veicolo vero. Il motore è finito in un Bradley dimostrativo, con produzione in serie inizialmente prevista per il 2024.

In Europa diamo per scontato che il motore termico stia morendo ovunque. Nel frattempo, l’esercito più grande del mondo ci ha speso 134 milioni in otto anni per metterne uno radicale nei suoi blindati. Per chi sta su un blindato, il risparmio di carburante non è questione di soldi: significa più autonomia tra un rifornimento e l’altro, e i convogli di rifornimento sono tra le cose più pericolose che un esercito debba far viaggiare. Il motore lo costruirà la Cummins di Columbus, nell’Indiana, e c’è una certa poesia anche in questo. Clessie Cummins fondò l’azienda nel 1919 convinto che il diesel dovesse andare su strada, e nel 1931 schierò un’auto a gasolio alla 500 Miglia di Indianapolis, che completò la gara senza fermarsi mai ai box. Novant’anni dopo, la sua azienda torna a fare la stessa scommessa con un’architettura più vecchia del suo primo camion.

Del pick-up, invece, non si è saputo più nulla. La Ford non ha mai messo in produzione un motore a pistoni contrapposti, e per i consumi dell’F-150 ha scelto la strada ibrida, con il V6 PowerBoost del 2021. Il dimostrativo, però, aveva fatto il suo lavoro per l’Aramco.

Le regole sul clima non valgono per i mezzi militari, ed è proprio lì che la Achates ha trovato la sua prima strada verso la produzione industriale. Anche in Italia, del resto, i blindati che escono da Bolzano e da La Spezia non hanno alcuna intenzione di diventare elettrici.

Il camion di Walmart

La terza gamba è un diesel da 10,6 litri per i camion a lungo raggio. Nel dicembre 2020 il motore ha raggiunto insieme gli obiettivi di NOx ultra bassi e di CO2 ridotta, con un post-trattamento convenzionale. Il muletto di prova è un Peterbilt 579 di proprietà di Walmart. Il motore che un erede di quella famiglia ha finanziato vent’anni fa, oggi viene provato su un camion della catena di supermercati che quella famiglia ha costruito. Un romanziere non l’avrebbe scritta meglio.

La Achates sostiene inoltre che il 10,6 litri sia il primo diesel al mondo a rispettare le norme californiane quasi a zero emissioni del 2027, anni prima della loro entrata in vigore.

Da dove la guardiamo noi

Mettiamo in fila i pezzi. L’Aramco finanzia la Achates dal 2018 per un pick-up, poi la Pipo Moteurs per il DHE, poi compra il 10% di Horse Powertrain per avere una rete industriale in Europa, mentre il camion e il motore militare vanno avanti. Non è solo l’Aramco: i cinesi inseguono rendimenti record con motori convenzionali, la Ferrari ha brevettato pistoni ovali che ricordano quelli della Honda NR, e il pistone libero continua a riaffacciarsi nei laboratori. Ogni grande attore sta tirando fuori dal cassetto un’architettura strana per servire i mercati in cui il motore termico resta lo standard vero.

Da Puçol, vicino a Valencia, la domanda viene spontanea: se nel 2032 un camion Walmart con un motore Achates supera in Arizona un pick-up elettrico costruito in Cina, chi ha vinto la guerra del motore termico? Non l’Europa, che ancora ne discute.

L’Aramco paga da otto anni, la Cummins lo costruisce, l’esercito americano lo vuole nei suoi blindati e Walmart lo prova sui suoi camion. Il motore termico non sta morendo. Sta cambiando indirizzo.

Controlla di essere ancora vivo.

Foto: Motore: Achates Power; Ford F-150, Kevauto (CC BY-SA 4.0); Junkers Jumo 205, Zala (CC BY-SA 4.0); M2A3 Bradley, Spc. William Gore, U.S. Army (pubblico dominio); Peterbilt 579, TheInvertedFan (pubblico dominio). Via Wikimedia Commons.