Al momento della partenza dalla sede centrale di Tesla Motors, a San Carlos, in California, JB Straubel si scusa per le condizioni in cui versa la macchina. L’esterno, in arancione brillante, è elegante, ma all’interno gli strumenti penzolano dal cruscotto. Un messaggio scarabocchiato su un nastro blu per la mascheratura avverte che il lato del passeggero non è al momento dotato di air bag. Una misteriosa suoneria lancia il suo richiamo. La macchina è stata spedita in Inghilterra e sottoposta a test di vibrazioni destinati a “scuoterla vigorosamente e sottoporla al massimo delle sollecitazioni strutturali”, afferma Straubel. Ora è una macchina sperimentale. Straubel, il responsabile tecnologico dell’azienda, non ha problemi a perforarla in ogni parte e a inserirci materiali da prototipo. “L’abbiamo praticamente fatta quasi tutta a pezzi”, continua Straubel, “ma rimane l’automobile più veloce del nostro parco macchine”.
E, a sottolineare l’affermazione, pigia il piede sull’acceleratore. Straubel appare estremamente calmo quando l’auto balza in avanti, schiacciandolo sul sedile. Dal raccordo, in pochi secondi raggiunge e supera i veicoli che si trovano sulla Highway 101, in California. Nelle macchine sportive questo tipo di accelerazione è in genere accompagnata da scatti ripetuti, ma Straubel non toglie mai le mani dal volante. Alimentata da batterie e da un motore elettrico, la Tesla Roadster non soffre dei limiti che caratterizzano i tradizionali motori a gas. Alla sua velocità di punta di 180 km l’ora, non cambia la sua unica marcia.
Questa volta Straubel non si avvicina neanche ai 180 km l’ora. Poiché l’automobile è in grado di arrivare a 90 km l’ora da zero in soli 4 secondi “si può evitare il traffico molto rapidamente”, egli dice, mentre rallenta. “è una macchina che ti vizia”. Non è difficile capire perché questa potente alternativa ai motori a combustione interna che consumano molto carburante (si veda “Technology Review”, edizione italiana, n. 6/2008, pag. 28) ha provocato grande entusiasmo.
Straubel, più di chiunque altro, è responsabile della impressionante capacità di accelerazione della automobile. La Roadster è il primo modello creato da Tesla, un’azienda fondata per la produzione di massa di macchine elettriche ad alte prestazioni. Il telaio d’alluminio e l’esterno in fibra di carbonio, che la rendono bella a vedersi e allo stesso tempo leggera, si basano sui progetti di Lotus, l’azienda tedesca produttrice di auto. Straubel e il suo gruppo scelto di collaboratori, comunque, hanno ideato il cervello, i muscoli e le viscere della macchina, vale a dire i controlli elettronici, il motore elettrico e il pacchetto di batterie che consentono alla Roadster di battere molte delle più veloci vetture alimentate a gas.
Le macchine elettriche sono conosciute per il loro minore impatto ambientale: non producono emissioni nocive e sono così efficienti che riducono le emissioni complessive di carbonio, anche se l’elettricità usata per ricaricarle proviene da impianti energetici che bruciano combustibili fossili. Ma i successi di Straubel sono legati in buona parte a un altro tipo di vantaggio, meno apprezzato. I motori a gas raggiungono la coppia massima – l’elemento chiave dell’accelerazione – solo in una serie limitata di velocità del motore. Il mantenimento del motore nel suo stato ottimale richiede un complesso sistema di marce e frizioni, e l’accelerazione ne viene spesso compromessa. I motori elettrici, invece, raggiungono la coppia massima da fermi fino a migliaia di giri al minuto. Questo meccanismo rende possibile usare un sistema di trasmissione con una o al massimo due velocità e fa sì che le macchine elettriche siano più reattive di quelle alimentate a gas. Comunque, gran parte dei veicoli elettrici non ha sfruttato pienamente i vantaggi della coppia, sostiene Marc Tarpenning, uno dei fondatori di Tesla. Ciò accade perché vengono prodotte macchine in genere poco potenti, nel tentativo di farle costare il meno possibile. Straubel si è ripromesso di cambiare la situazione.
Nei suoi primi giorni a Tesla, l’azienda acquistò la licenza di alcune tecnologie da AC Propulsion, una piccola azienda che aveva assemblato un prototipo di macchina elettrica con un sistema di accelerazione simile alla Roadster. I fondatori di Tesla decisero di usare le diverse componenti di AC Propulsion per produrre un loro prototipo. Ma queste parti erano “esageratamente costose”, spiega Tarpenning, “e non ce ne erano due uguali”. Da allora Straubel le ha ridisegnate praticamente tutte.
è apparso subito evidente che la coppia massima garantita dai motori elettrici può rappresentare un problema, specialmente nelle automobili potenti. Senza un meccanismo di controllo del motore ben accordato, la coppia di forza fa sobbalzare il guidatore, afferma Andrew Baglino, uno degli ingegneri del gruppo di Straubel. Inoltre, la complessa interazione tra l’uso dell’acceleratore da parte del guidatore, le condizioni della strada e le caratteristiche elettroniche della batteria e del motore possono avere conseguenze inattese. Il controllore di AC Propulsion era “un sistema analogico artificiale, una serie di circuiti disordinati datati di almeno 20 anni”, spiega Straubel. Il responsabile tecnologico di Tesla e il suo gruppo hanno lavorato allo sviluppo di una automobile production ready (funzionalmente completa e con caratteristiche qualitative accettabili) e hanno scoperto che un controllore funzionava bene mentre un altro falliva senza spiegazione. “Li abbiamo passati al setaccio per settimane per capire quale fosse la differenza, inutilmente”, ricorda Straubel. I controllori inaffidabili facevano vibrare il motore. Ancora peggio, a volte tutta la potenza veniva meno improvvisamente, come se la macchina sbattesse violentemente sulla strada.
Straubel pensò che un sistema di controllo digitale potesse risolvere questi problemi. Il passaggio al digitale richiedeva di partire da zero, ma Straubel era sicuro che il nuovo sistema avrebbe migliorato sia le prestazioni sia la rapidità. Tuttavia, si decise di rimanere con il sistema analogico, nella speranza di poterne correggere i difetti.
Senza alcun tentennamento, Straubel mise Baglino al lavoro su quello che appariva un progetto marginale: creare apparecchiature per fare test su motori e batterie dell’azienda sottoposti ai ritmi di cicli di guida simulati. Gli strumenti per i test richiedevano una strumentazione dotata di controlli digitali, che Straubel intendeva trasformare in un controllore digitale per le automobili.
Nel frattempo, gli ingegneri continuavano a individuare e correggere minuziosamente gli errori del sistema analogico. “Non era esaltante trovare soluzioni che nell’arco di poco tempo sarebbero risultate obsolete”, spiega Straubel.
Dopo mesi di lavoro costante sulle apparecchiature per i test digitali, gli ingegneri erano in grado di produrre un prototipo di controllore digitale. Il sistema funzionava e all’istante quello analogico venne abbandonato. Il movimento a scatti lasciò il passo a una velocità regolare e affidabile, digitalmente controllata, e a una macchina che era, tra le altre cose, molto più reattiva.
L’eccezionale motore della Roadster è anche un riconoscimento alla tenacia di Straubel. Inizialmente, Tesla adottava una trasmissione di terza parte che includeva due marce, una per accelerare da fermo e l’altra per raggiungere alte velocità. Il sistema ha garantito alla Roadster una velocità di punta di 180 km l’ora. Comunque, il sistema dei cambi in genere andava in tilt dopo 3.000 km. Perciò Straubel cercò il modo di risolvere il problema con una scatola del cambio monomarcia. In breve, Straubel e il suo gruppo riprogettarono le piastre stampate e le bobine metalliche che sono il nucleo centrale dei motori elettrici per migliorare sia l’efficienza sia la coppia di forze. Ma l’elettronica che trasmetteva l’alimentazione dalle batterie al motore limitava ancora i risultati. Per sfruttare la coppia aggiunta, Straubel inserì nuovi transistor ad alte prestazioni e ridefinì i collegamenti elettrici tra il motore e la scatola del cambio. Queste modifiche incrementarono la coppia di forze che il motore poteva raggiungere a basse velocità e consentirono agli ingegneri di usare una trasmissione a velocità fissa senza sacrificare né l’accelerazione né la velocità di punta.
Ma il contributo più importante di Straubel è probabilmente aver risolto il problema degli incendi delle automobili. I fondatori di Tesla decisero da subito di alimentare la macchina con batterie leggere agli ioni di litio, sul tipo di quelle usate nei computer portatili, pur sapendo che avrebbero creato problemi seri. Se le celle agli ioni di litio subiscono perforazioni, schiacciamenti, surriscaldamenti o vengono sovraccaricate, possono bruciare. Il problema era anche più grave perché le singole celle erano piccole: ne occorrevano 6.831 per fornire alla macchina un minimo di autonomia. Tutte queste celle avrebbero dovuto formare un gruppo resistente, ma che allo stesso tempo consentisse di controllare attentamente la ricarica e la temperatura di ogni cella.
L’operazione rispondeva perfettamente ai requisiti di Straubel, che si era occupato di veicoli elettrici fin da quando aveva preso la sua prima patente e aveva sempre desiderato produrre una automobile alimentata a batterie portatili. Durante la sua direzione, tutti questi obiettivi vennero raggiunti. Ma lungo il percorso, il gruppo si rese conto che in alcuni casi (estremamente rari) i difetti di produzione della cella potevano provocarne il riscaldamento e la combustione senza cause esterne (il problema portò, nel 2006, a ritirare milioni di batterie portatili). Usando modelli computerizzati, Straubel scoprì che se una delle 6.831 celle prendeva fuoco poteva far esplodere quelle vicine, facendo partire una reazione a catena in grado di distruggere il pacchetto di batterie e trasformare la macchina in una carcassa bruciante. Tarpenning chiese allora: “JB, cosa sta accadendo al nostro sistema di accumulo di energia?”
Come poi venne fuori, la soluzione era già a portata di mano, grazie a un accorgimento introdotto da Straubel al momento di sviluppare il pacchetto di batterie. Il progetto iniziale dell’automobile prevedeva un sistema di raffreddamento ad aria per controllare la temperatura delle batterie e aumentare la loro durata. Ma Straubel si rese rapidamente conto che questo approccio non avrebbe garantito il controllo necessario.
“Avemmo una lunga serie di accese discussioni sulla direziona da intraprendere”, ricorda Straubel. Infine, la sua logica rigorosa insieme ai dati nudi e crudi ebbero la meglio. Il conseguente sistema di raffreddamento liquido – una rete di tubi che attraversava quasi ogni cella del pacchetto – offriva anche un rimedio al problema delle celle che avevano una combustione spontanea. Con qualche leggero miglioramento, il sistema era in grado di spengere le fiamme di una cella così rapidamente da non farle espandere alle celle vicine. Come nel caso del controllore digitale, Straubel era riuscito a trovare una soluzione, anche se voleva dire andare controcorrente.
Tesla ha cominciato a distribuire le Roadster quest’anno; le prime quattro sono state consegnate a giugno. Richard Chen, un ex manager di prodotto di Google che spera di ricevere la sua automobile entro Natale, ha spedito un assegno di 100.000 dollari molto prima che l’automobile fosse in produzione e quando ancora l’azienda non aveva annunciato neanche il prezzo di vendita. Il suo entusiasmo non è un caso isolato: l’automobile, che ha un prezzo base di 109.000 dollari, ha un ordinativo arretrato di almeno un anno.
Il suo successo potrebbe avere un impatto che va ben al di là dei futuri profitti di Tesla. Secondo “Newsweek”, Bob Lutz, vicepresidente di GM, ha detto che la Roadster è stato un elemento decisivo nella decisione di GM di ritornare alle macchine elettriche dopo averle abbandonate qualche anno fa. Se una startup di Silicon Valley può farlo, è il ragionamento di Lutz, perché non dovrebbe farlo anche GM? Inoltre, la Roadster potrebbe cambiare l’immagine delle macchine elettriche e incrementare le loro possibilità di successo. Persone come Chen, che ha provato l’automobile prima di concludere il suo acquisto, la acquistano non per salvare il pianeta (sebbene le credenziali verdi rappresentino un vantaggio non trascurabile, dice Chen), ma soprattutto perché è molto piacevole guidarla.
In questi giorni, Straubel è impegnato a mettere a punto la Roadster e a testare una berlina per aprire nuove prospettive di mercato alla sua azienda. Sono allo studio anche alcuni progetti per una vettura piccola, come una versione elettrica della minuscola ed economica Smart car di Daimler.
Tutto ciò significa lunghe giornate di lavoro per Straubel, che è sorretto dall’idea di star facendo qualcosa d’importante: dare una risposta ai problemi energetici. Ma più di ogni altra cosa, sembra spingerlo la ricerca del piacere puro. Lo si capisce vedendolo alla guida dell’ultima versione della Roadster, molto più potente della precedente in virtù della nuova elettronica. “è impressionante vedere quanta differenza possano fare alcune centinaia di ampere”, dice Straubel, sorridendo, dopo una rapida accelerata. “Divertente, non trovate?”
