Motore ibrido di Formula 1: il turbo spezzato, il MGU-H e il 50% di efficienza

A Maranello lo sanno meglio di chiunque: il motore ibrido di Formula 1 ha regalato alla Ferrari la stagione più nera in vent’anni, poi il motore più potente del gruppo, poi un’indagine della FIA chiusa con un accordo segreto. Tutto per colpa, o per merito, di un V6 turbo da 1,6 litri che recupera energia dallo scarico come nessun motore aveva mai fatto. Con lui chiudiamo questa serie sull’arte di respirare, e lo facciamo dalla cima: il motore più sofisticato mai schierato in pista, e il suo pezzo migliore, il MGU-H, già cancellato dal regolamento.

La serie è partita dal motore aspirato, quello che apre le valvole e si prende l’aria che l’atmosfera gli spinge dentro. Poi abbiamo forzato l’aria con il compressore volumetrico e il turbo, abbiamo combattuto il ritardo del turbo nel capitolo sul lag, raffreddato la carica con l’intercooler e visto l’industria rimpicciolire i motori con il downsizing. La power unit ibrida è tutto questo insieme, gestito da squadre con budget enormi, anche se non più infiniti: dal 2023 la FIA ha messo un tetto di spesa anche ai costruttori di motori.

Il regolamento che trasformò la potenza in una gara di efficienza

Per capire questo motore bisogna partire dal serbatoio, non dai pistoni. Il regolamento del 2014 non fissava solo la cilindrata a 1,6 litri e i cilindri a sei. Razionava la benzina: un flusso massimo di 100 chili di carburante all’ora, misurato da un flussometro omologato FIA, e 100 chili per tutta la gara (portati poi a 105 nel 2017 e a 110 nel 2019).

Con il rubinetto chiuso così, c’è un solo modo di fare più cavalli: tirare fuori più lavoro da ogni grammo che entra. Per la prima volta nella storia della Formula 1, cercare potenza e cercare efficienza diventavano lo stesso identico mestiere. Ogni caloria che usciva dal tubo di scarico era potenza pagata in carburante e mai usata.

I numeri ufficiali non li pubblica nessuno, quindi sono stime: si parlava di circa 850 CV per la Mercedes del 2014 e di oltre 1.000 CV nelle ultime stagioni. A fine 2017 la stessa Mercedes raccontava di essere ormai a un passo dai 1.000 CV. Da un V6 con la cilindrata di una Fiat Tipo 1.6.

Il 50%: la cifra che fece epoca

Il numero chiave è l’efficienza termica, cioè la parte dell’energia del carburante che, nel punto di funzionamento migliore, diventa lavoro utile invece di finire in calore dallo scarico e dal radiatore. Un normale motore a benzina stradale arriva nel suo momento migliore a valori intorno al 30-38%, e su un percorso reale la media è molto più bassa. Il 2.0 Dynamic Force della Toyota in versione ibrida, tra i migliori di serie, dichiara il 41%, e lo si vende come un’impresa. I V10 aspirati della Formula 1 dei primi anni Duemila, quelli che urlavano a 19.000 giri, si stimano sotto il 30%.

Nel 2017 la Mercedes annunciò che la sua power unit aveva superato al banco il 50%. Più di metà dell’energia del carburante trasformata in lavoro. Nessun motore a pistoni da strada ci si avvicina. E non lo fece un singolo pezzo miracoloso: c’erano dentro una combustione affinata in modo maniacale, oli a basso attrito, lo sfruttamento dei gas di scarico e il recupero dell’energia, ognuno con la sua fetta.

Il protagonista del recupero, però, ha un nome preciso.

Il turbo tagliato a metà

Prima del MGU-H conviene guardare il turbo, che sulla Mercedes non somigliava affatto alla chiocciola attaccata al collettore di un’auto stradale. A Brixworth fecero una cosa che sembrava follia di impacchettamento: tagliarono il turbo in due. Il compressore, che comprime l’aria fresca di aspirazione, finì davanti al motore. La turbina, spinta dai gas di scarico, dietro. Un albero lungo attraversava la V del sei cilindri per unirli.

Il motivo è il calore. In un turbo normale il lato caldo e il lato freddo stanno faccia a faccia: la turbina immersa in gas a centinaia di gradi, il compressore che dovrebbe consegnare aria fresca e densa. L’aria si scalda comunque quando la comprimi, ed è per questo che esiste l’intercooler, ma tenere il compressore accanto a una turbina rovente aggiunge calore inutile. Separandoli, il compressore lavora più fresco, la carica arriva più densa nei cilindri e il raffreddamento ha più margine. E il percorso dell’aria, a seconda di come si impacchetta il tutto, può accorciarsi e perdere meno pressione.

Nello spazio che resta in mezzo alla V, tra le due metà del turbo, c’è il pezzo più interessante di tutto il motore.

Il MGU-H: un motore elettrico sull’albero del turbo

La sigla sta per Motor Generator Unit – Heat. Tolto il gergo, è una macchina elettrica montata direttamente sull’albero del turbo, tra compressore e turbina. Fa due lavori, e ognuno risolve un problema che inseguiamo dall’inizio della serie.

Il primo è il lag. Un turbo classico ha bisogno del flusso di scarico per prendere giri, quindi quando apri il gas di colpo c’è un attimo di vuoto. Abbiamo visto i rimedi: geometria variabile, doppia voluta, i sistemi antilag che fanno esplodere miscela nel collettore. Tutti cercano di sfruttare meglio i gas. Il MGU-H i gas non li aspetta: quando il pilota riapre in uscita di curva, afferra l’albero elettricamente e fa girare lui il compressore, in una frazione di secondo, e lo tiene lì. Il lag non sparisce in ogni condizione immaginabile, ma la risposta diventa quasi istantanea, cosa che nessuna soluzione puramente meccanica aveva mai ottenuto.

Il secondo lavoro è quello che spiega l’efficienza. Quando il motore è a tutto gas e lo scarico spinge la turbina più di quanto serva al compressore, il MGU-H inverte il ruolo e diventa generatore. Qui la catena va raccontata bene, perché spesso la si racconta male: il MGU-H non trasforma il calore direttamente in elettricità. I gas di scarico fanno girare la turbina, la turbina fa girare l’albero, e il generatore prende una parte di quella rotazione e la trasforma in corrente. Energia che in un’auto normale se ne andrebbe dal terminale viene catturata e mandata alla batteria o direttamente all’altro motore elettrico.

Quell’altro motore è il MGU-K, collegato all’albero motore: recupera energia in frenata come qualunque ibrida stradale e la restituisce come spinta extra. Il regolamento lo teneva al guinzaglio: 120 kW al massimo (circa 163 CV), 2 megajoule recuperati per giro e 4 megajoule restituiti. Ma il dettaglio che ha deciso campionati è un altro: il MGU-H non aveva limiti di energia. Quello che raccoglieva dallo scarico poteva andare dritto al MGU-K senza passare dalla batteria. Chi lo dominava poteva tenere la spinta elettrica piena per tutto il rettilineo, mentre l’avversario restava senza batteria a metà.

Ferrari: dall’anno zero all’accordo segreto

E qui entra la storia che in Italia si racconta a pezzi, quasi mai tutta insieme. Nel 2014, primo anno dell’era ibrida, la power unit Ferrari era chiaramente indietro rispetto alla Mercedes, e la stagione si chiuse senza nemmeno una vittoria: non succedeva dal 1993. Fu l’anno in cui a Maranello saltarono teste ai piani alti, e l’anno in cui si capì che la nuova Formula 1 si vinceva sul banco prova prima che in pista.

Cinque anni dopo la situazione si era capovolta. Nel 2019 la Ferrari aveva il motore più potente dello schieramento, con velocità di punta che lasciavano gli avversari a bocca aperta. Gli avversari, però, non restarono a bocca aperta a lungo: sospettavano che a Maranello avessero trovato il modo di aggirare il limite di flusso del carburante, quel famoso rubinetto da 100 chili all’ora. La FIA indagò, e il 28 febbraio 2020 annunciò di aver chiuso il caso con un accordo riservato con la Ferrari. Nessun dettaglio pubblico. Sette squadre protestarono ufficialmente contro quella riservatezza. Nel 2020 la Ferrari precipitò al sesto posto tra i costruttori. Cosa ci fosse davvero dentro quella power unit, ufficialmente, non lo sa nessuno.

È la prova più chiara di quanto contasse ogni grammo di carburante in questa formula: il confine tra genio e irregolarità passava da un sensore di flusso.

La morte del capolavoro

Ed ecco il colpo di scena. Il MGU-H, il pezzo più ingegnoso di tutto l’insieme, quello che uccise il lag alla radice e aiutò a portare l’efficienza oltre il 50%, non c’è più. Il regolamento di Formula 1 del 2026 lo ha eliminato.

Le ragioni sono quelle di sempre quando l’ingegneria sublime incontra la contabilità. Il MGU-H si rivelò diabolicamente complesso e costosissimo da sviluppare. La Renault ci perse anni. La Honda, rientrata nel 2015 con la McLaren, fece una figura pessima: il suo recupero di energia non bastava per un giro intero e la spinta elettrica finiva a metà rettilineo. Al Gran Premio del Giappone del 2015, a Suzuka, in casa della Honda e davanti ai suoi dirigenti, Fernando Alonso disse alla radio la frase che fece il giro del mondo: «GP2 engine, GP2!», un motore da categoria inferiore. Poi la Honda raddrizzò tutto, e con la sua power unit Max Verstappen e la Red Bull vinsero il Mondiale piloti del 2021. Ma la strada per arrivarci racconta quanto fosse difficile quel pezzo.

Un componente così caro e così arduo da domare è veleno per un campionato che vuole griglie strette e nuovi costruttori. E i nuovi costruttori aspettavano: l’Audi aveva fatto capire di volere il MGU-H fuori prima di impegnarsi, ed è arrivata nel 2026 come squadra ufficiale. Dal 2026 la formula cambia equilibrio: potenza termica ridotta a circa 400 kW, potenza elettrica portata a 350 kW, una ripartizione vicina al cinquanta e cinquanta, con carburante sostenibile. Prestazioni simili, per una via più economica e più facile da copiare per chi arriva da zero.

La soluzione tecnica migliore non sempre sopravvive. Il MGU-H era probabilmente il modo più intelligente mai trovato di sfruttare l’energia di uno scarico, il punto d’arrivo logico di tutto quello che abbiamo raccontato dal primo capitolo. Non l’hanno ucciso perché funzionasse male: funzionava a meraviglia. L’hanno ucciso perché costava troppo, richiedeva troppi anni per essere domato e non si poteva democratizzare. L’ingegneria perfetta ha perso contro il foglio di calcolo. Di nuovo.

Il filo spagnolo: Madrid ha aperto l’atto successivo

C’è una coincidenza di calendario che mette la Spagna proprio sul passaggio di testimone. L’ultima stagione con il MGU-H è stata quella del 2025, la dodicesima dal debutto delle power unit ibride nel 2014. E nella prima stagione senza, il Gran Premio di Spagna si è trasferito a Madrid. Il Madring, disegnato attorno al polo fieristico di IFEMA, ha ospitato la sua prima gara di Formula 1 il 13 settembre 2026, e l’ha vinta Kimi Antonelli, bolognese, vent’anni, su Mercedes, davanti a Verstappen e Norris. Barcellona resta in calendario, ma con un altro nome: Gran Premio di Barcellona-Catalogna.

Le monoposto che hanno inaugurato Madrid, quindi, non avevano più il pezzo che aveva reso leggendaria la generazione precedente. La Spagna non è entrata nella mappa della Formula 1 moderna per salutare il capolavoro, ma per aprire quello che viene dopo: meno potenza termica, il doppio di spinta elettrica, carburante sostenibile. E a vincere la prima, in un circuito nuovo e con regole nuove, è stato un ragazzo italiano con la stessa stella a tre punte che aveva dominato l’era appena chiusa.

Il motore che imparò a non sprecare quasi nulla

Mettetelo accanto al punto di partenza. L’aspirato del primo capitolo prendeva l’aria che l’atmosfera gli dava e buttava i gas nel tubo senza pensarci. Questo comprime l’aria con un turbo tagliato in due, fa girare quel turbo con un motore elettrico perché del lag resti appena l’ombra, recupera energia dallo scarico e dalle frenate e la trasforma in velocità. La stessa ricetta, aria dentro, carburante bruciato, forza fuori, spinta a un livello che a un ingegnere degli anni Settanta sarebbe sembrato fantascienza.

Ogni capitolo di questa serie ha raccontato la stessa battaglia: un ingegnere che guarda energia che scappa e cerca il modo di riprenderla. Il compressore e le soluzioni twincharger lottavano contro la pigrizia del motore a respirare. Il turbo andava a prendersi l’energia dello scarico. L’intercooler recuperava la densità che il calore rubava. Il Comprex a onde di pressione ci ha provato per una strada ancora più strana, e anche lui è rimasto per strada mentre era brillante. L’ibrida di Formula 1 è la fine di quella strada: il motore che spreca meno di tutti e che comunque, sia chiaro, butta ancora quasi metà di quello che brucia, perché ogni punto di efficienza in più costa più del precedente.

Hanno mandato in pensione il suo pezzo migliore perché troppo caro. Il motore aspirato respirava da solo ed è durato un secolo. L’ibrida di Formula 1 ha imparato a non perdere quasi un respiro, e il suo pezzo forte è durato dodici stagioni, dal 2014 al 2025.

Controlla di essere ancora vivo.

Foto: David Merrett (CC BY 2.0), 5225C (CC BY-SA 4.0), Artes Max (CC BY-SA 2.0), BWard 1997 (CC BY 4.0), Fábio Alecrim (CC BY 4.0).