Alla ricerca delle massime prestazioni

Il tunnel del vento fa parte dello sviluppo concettuale di Volkswagen, ed è il più grande d’Europa – 64 metri di lunghezza, 35 di larghezza e 16 di altezza, ospitato in un edificio enorme.

Le dimensioni enormi sono importanti per diversi motivi. Innanzitutto, anche se può sembrare paradossale, deve essere grande perché anche piccole giunture, bordi o flange sul veicolo influenzano il flusso d’aria. Questo effetto può essere testato solo sulla parte originale montata su un modello di veicolo a grandezza naturale. In secondo luogo, unità come il motore e il radiatore devono essere installate nel veicolo per i test funzionali. Infine, anche i veicoli commerciali Volkswagen vengono sviluppati e testati nel tunnel del vento.

“Le auto devono essere testate sotto tutte le condizioni climatiche estreme che possono verificarsi nel mondo,” afferma Ulrich Eikmeier, ingegnere senior presso il tunnel del vento Volkswagen. “Tutti i carichi per i veicoli possono essere simulati, compresa la guida in salita.”

Simulazione di condizioni climatiche estreme

L’uragano viene generato utilizzando un’enorme ventola di nove metri di diametro, con 10 grandi pale regolabili e una potenza in ingresso fino a 2,6 megawatt che spinge l’aria attraverso il tunnel verso la stazione di prova dove si trova il veicolo. Dal ventilatore, il tunnel si allarga fino a un diametro di 14 metri. L’aria viene guidata da deflettori ad ogni curva e poi passa attraverso un ugello di 38 metri quadrati, che ne aumenta la velocità fino a 200 km/h. È uno degli ugelli più grandi d’Europa.

Poiché l’auto si trova su una piattaforma girevole, il vento può soffiare frontalmente e in pendenza. A valle dell’imbuto di uscita, l’aria viene nuovamente guidata attorno all’angolo dai deflettori prima di essere restituita al ventilatore. A questo punto, il flusso d’aria ha perso parte della sua energia, il che facilita la generazione del flusso d’aria da parte del ventilatore, risparmiando energia. Inoltre, i parametri climatici del flusso d’aria possono essere regolati. La temperatura può essere impostata su qualsiasi valore tra 5 e 55 gradi Celsius. Temperature più basse vengono testate in un tunnel del vento più piccolo. L’umidità è completamente variabile, così come l’intensità della radiazione solare e della pioggia nella sezione di prova.

 “Gli scopi di un tunnel del vento sono, prima di tutto, migliorare la sicurezza di guida e l’aerodinamica. Più aerodinamico è un veicolo, minore è il consumo di carburante. E meno carburante significa minori emissioni come il biossido di carbonio.”
- Eikmeier

Alexander Wittmaier, responsabile del dipartimento, aggiunge: “L’aerodinamica è già decisiva nella fase iniziale. Ma ovviamente sono possibili anche miglioramenti successivi.” Una sfida chiave è la variabilità dei design dei veicoli. “I designer ci mettono le manette,” dice Wittmaier. “Dobbiamo ottenere il consumo più efficiente con diverse carrozzerie.”

Poiché l’aerodinamica sulla parte superiore dei veicoli è stata testata esaustivamente per decenni, il maggiore potenziale di miglioramento si trova sotto. Poiché il sottoscocca è irregolare a causa di alberi, passaruota e sistema di scarico, gli sviluppatori lavorano per appiattire questa superficie tramite carenature.

Volkswagen mira a diventare il produttore di auto più ecologico entro il 2018, il che significa che la protezione ambientale è tra i suoi obiettivi aziendali principali. L’azienda punta a ridurre le emissioni di biossido di carbonio sia nei prodotti che nei processi. In effetti, ci sono voluti molti anni per pianificare le strutture di test in modo da soddisfare gli standard della strategia di sostenibilità di Volkswagen.

Sistemi di controllo termico affidabili

Gli 11 scambiatori di calore Alfa Laval utilizzati per i circuiti di riscaldamento e i sistemi di raffreddamento a ciclo chiuso nel tunnel del vento hanno chiaramente contribuito a questo obiettivo. Gli scambiatori di calore sono stati integrati nei circuiti nel 2008 e permettono a Volkswagen di cambiare la temperatura molto rapidamente. “Questo è necessario per simulare con precisione le condizioni variabili dell’attraversamento di un passo di montagna,” afferma Eikmeier.

Un elemento chiave del sistema di raffreddamento Volkswagen è il free cooling, cioè il raffreddamento senza l’uso di un refrigeratore. Grazie agli scambiatori di calore Alfa Laval, il free cooling funziona finché la differenza tra la temperatura esterna e il mezzo da raffreddare è sufficientemente grande. “Gli scambiatori di calore aggiuntivi installati per il free cooling portano a enormi risparmi nei costi operativi, così possiamo ridurre i costi dell’elettricità e l’usura,” dice Eikmeier. “Abbiamo desiderato il free cooling per anni.”

Una struttura di test polivalente

Oltre a utilizzare questo tunnel per i modelli Volkswagen e Skoda e i veicoli commerciali Volkswagen, l’azienda affitta anche il tunnel climatico del vento ad altre aziende per scopi diversi. Le aziende lo usano per verificare la solidità delle tende, le forze sulle porte delle cabine telefoniche e il montaggio dei pannelli solari sui tetti.

Per aumentare la capacità disponibile e la gamma di condizioni climatiche che potevano essere simulate, nel 1985 è stato commissionato un secondo tunnel climatico del vento, molto più piccolo. Misura 33 x 13 x 8 metri. Questa unità completamente computerizzata copre una gamma più ampia di parametri ed è dotata di un dinamometro a rulli a due assi. Simula le condizioni di guida su strada. I test sul clima, il riscaldamento e il sistema di raffreddamento dell’auto possono essere condotti lì. La temperatura in questo tunnel è regolabile da –30 a +60 gradi Celsius. I test funzionali su modelli a grandezza naturale possono essere effettuati nel secondo tunnel nonostante la sezione di flusso più piccola. Tuttavia, i test aerodinamici su veicoli e modelli a grandezza naturale sono possibili solo nel tunnel grande, sia con venti normali che con uragani.

Se tutti questi test venissero condotti su strada, i risultati sarebbero fortemente influenzati da condizioni naturali che non possono essere controllate, come la direzione variabile del vento (che porta a un flusso d’aria incontrollato), la pioggia e le temperature fluttuanti. Al contrario, la simulazione delle condizioni di guida nel tunnel del vento ha il vantaggio che ogni test può essere ripetuto in qualsiasi momento, fino all’ultimo dettaglio. Questa ripetibilità è fondamentale, poiché un veicolo deve essere continuamente migliorato durante la fase di sviluppo. “La riproducibilità dei test è più importante che ottenere condizioni identiche nel test e sulla strada,” afferma Eikmeier.