Perché un'auto elettrica a trazione integrale monta due motori di tipo diverso, uno per asse. Me lo chiedono da quando le schede tecniche hanno cominciato a scriverlo, e la risposta corta è che uno dei due sa fare una cosa che l'altro non può: sparire. Quella cosa vale chilometri di autonomia, e per capirla bisogna passare da tre convinzioni diffuse, tutte e tre sbagliate a modo loro.
«Il motore elettrico è uno solo»
Le famiglie in uso sulle auto sono due, e la differenza sta tutta nel rotore, cioè nella parte che gira.
Nel sincrono a magneti permanenti il rotore porta magneti veri, incollati o annegati nel ferro. Sono sempre attivi, e come Audi lo descrive nel proprio lessico tecnico, garantiscono al rotore uno stato di eccitazione magnetica continuo. Lo statore crea un campo che ruota, i magneti del rotore lo seguono, e lo seguono esattamente alla stessa velocità: da qui il nome.
Nell'asincrono a induzione il rotore non ha magneti. È una gabbia di barre conduttrici, e il campo rotante dello statore vi induce una corrente, che a sua volta genera un secondo campo. Quel campo indotto insegue quello dello statore restando sempre un poco indietro, e proprio quel ritardo, che si chiama scorrimento, è la condizione che fa nascere la coppia. Un asincrono perfettamente in pari non spingerebbe: senza differenza di velocità fra i due campi non c'è induzione, e senza induzione non c'è forza.
C'è poi una terza forma che sta tornando, il sincrono a rotore avvolto, dove i magneti sono sostituiti da una bobina alimentata dall'esterno. Sta in mezzo alle altre due per costo e per resa, e nell'ultima sezione si capisce perché stia riguadagnando terreno adesso.
Sono modi diversi di risolvere lo stesso problema, e la scelta fra loro non è di gusto. Ognuna delle tre porta con sé un vincolo che l'auto poi si tiene per tutta la vita.
Come fanno la coppia, i due
Un motore elettrico spinge perché due campi magnetici si inseguono. Cambia chi produce il secondo.
Nel sincrono il secondo campo esiste già: i magneti lo portano dentro, gratis, senza consumare corrente. Lo statore deve solo creare il proprio campo rotante e tirare. Il risultato è un motore che a parità di potenza è più piccolo e più efficiente, perché una delle due metà del lavoro magnetico è regalata dalla fisica dei materiali invece che pagata in corrente.
Nell'asincrono il secondo campo va fabbricato ogni volta. Una parte della corrente che arriva dallo statore serve a magnetizzare il rotore, e quella parte non produce coppia: produce le condizioni perché la coppia esista. È corrente che scalda il rotore e basta, ed è la ragione principale per cui l'asincrono, a parità di potenza, è meno efficiente e più ingombrante.
Sulla carta finirebbe qui. Il sincrono vince su tutta la linea, e infatti quasi tutte le elettriche a un motore solo usano quello.
«Il sincrono è meglio, punto»
Qui casca il ragionamento, e casca su una proprietà che nelle schede tecniche non compare.
Un magnete permanente non si spegne. È la sua definizione. Quando il motore sincrono non sta lavorando, ma le ruote continuano a girare e a trascinarlo, quei magneti passano comunque davanti agli avvolgimenti dello statore e vi inducono correnti parassite. Sono correnti che nessuno ha chiesto, che non servono a niente, e che si trasformano in calore e in una resistenza al moto. In gergo è la coppia di trascinamento, e in autostrada, dove le rotazioni sono milioni, non è una quantità trascurabile.
L'asincrono non ha questo problema, e la ragione è la stessa che lo rendeva meno efficiente due paragrafi fa: siccome il suo campo rotorico lo fabbrica lo statore, basta togliere corrente allo statore e il rotore diventa un pezzo di ferro inerte. Gira a vuoto senza opporre nulla.
Adesso metti insieme le due cose, e la scelta degli ingegneri si spiega da sola. Una trazione integrale ha due assi, e per il novanta per cento del tempo ne basta uno. Se metti due sincroni, l'asse fermo continua a rubarti energia a ogni giro. Se ne metti uno sincrono e uno asincrono, in marcia tranquilla viaggi sul sincrono, che è il più efficiente, e l'altro asse resta completamente diseccitato: zero magneti, zero trascinamento, zero consumo. Quando serve trazione o potenza, l'asincrono si accende in pochi millisecondi.
Le proporzioni raccontano bene la divisione dei ruoli. Su una delle prime elettriche a doppio motore di Audi, l'asincrono anteriore vale 80 kW e il sincrono posteriore 150: il secondo lavora sempre, il primo aspetta. Chiamarla ridondanza sarebbe leggerla male. È una divisione del lavoro, e i due motori non fanno lo stesso mestiere.
E la stessa asimmetria spiega perché una gran turismo elettrica pesante come quelle che abbiamo provato può avere un consumo autostradale migliore di quello che il peso suggerirebbe: metà della meccanica, per quasi tutto il viaggio, semplicemente non c'è.
«I magneti sono un dettaglio»
Restano i magneti, e sono la parte in cui questa storia smette di essere ingegneria e diventa geopolitica.
I magneti dei motori sincroni sono al neodimio-ferro-boro, con aggiunte di disprosio o praseodimio che servono a una cosa sola: reggere il calore senza smagnetizzarsi. È una funzione più delicata di quanto sembri, perché un magnete che perde forza sopra una certa temperatura non torna com'era quando si raffredda. Il danno resta, e con esso la coppia che il motore non erogherà mai più. È anche il motivo per cui il raffreddamento di un motore sincrono non è un accessorio.
Si chiamano terre rare e l'aggettivo inganna. In natura non scarseggiano particolarmente. Quello che scarseggia è la capacità di raffinarle, un processo lungo, chimicamente aggressivo e concentrato quasi tutto in un posto solo. Il Consiglio dell'Unione europea quantifica la dipendenza senza sfumature: sulle terre rare l'Europa dipende dalla Cina in misura pressoché totale.
È il motivo per cui esiste il regolamento europeo sulle materie prime critiche, in vigore dal 2024. Fissa obiettivi interni all'Unione da raggiungere entro il 2030 su tre fronti, l'estrazione sul territorio, la capacità di raffinazione e la quota che deve arrivare dal riciclo, e impone agli Stati membri programmi nazionali sulla circolarità di questi materiali.
Una riga in particolare riguarda chi guida. Il regolamento obbliga i produttori a dichiarare se un prodotto contiene magneti permanenti e a fornire informazioni sul loro recupero. Sembra burocrazia e cambia la natura dell'oggetto: quel pacco di magneti dentro il motore smette di essere un componente anonimo e diventa una cosa tracciata, con un valore riconosciuto a fine vita. Fra otto anni, quando quell'auto andrà in demolizione, il motore varrà per quello che ha dentro e non solo per il rame.
Da qui si capisce anche una scelta industriale che a prima vista sembrava un passo indietro. Diversi costruttori stanno tornando a motori privi di magneti permanenti, in particolare al sincrono a rotore avvolto, dove il campo del rotore lo fa una corrente che passa in una bobina invece che un magnete. Costa di più in complessità, chiede un modo per portare corrente a un pezzo che gira, e rende un filo meno del magnete. In cambio toglie di mezzo una dipendenza che nessun ufficio acquisti sa più prezzare a cinque anni, e regala una cosa che il magnete non può dare: si spegne anche lui, come l'asincrono.
Un'obiezione arriva sempre a questo punto. «Se l'asincrono non ha magneti, perché non li usano tutti?» Perché a parità di potenza pesa di più, occupa più spazio e consuma un po' di più, e su un'auto a un motore solo quelle tre penalità le paghi sempre, senza mai incassare il vantaggio della diseccitazione. Il conto torna solo quando i motori sono due.
Cosa cambia per chi compra
Poco, sulla carta di un configuratore. Parecchio, se sai leggere.
Se stai guardando un'elettrica a trazione integrale e la scheda dichiara due motori dello stesso tipo, tutti e due sincroni, sappi che in autostrada quell'auto porterà sempre con sé un attrito magnetico che una configurazione mista non ha. Non è un difetto da bocciatura, ed è una riga di consumo in più che si vede sui viaggi lunghi.
Se stai guardando un'elettrica a un motore solo, la domanda quasi non si pone: sarà un sincrono a magneti permanenti, ed è la scelta giusta, perché il vantaggio della diseccitazione si incassa solo quando gli assi motori sono due.
Se invece il modello che stai valutando dichiara un sincrono a rotore avvolto, hai davanti la scelta più recente e la meno raccontata delle tre. Rende un poco meno del magnete e costa di più da costruire, e in cambio si spegne quando non serve come farebbe un asincrono, senza portarsi dietro il neodimio. Su un'auto pensata per durare dieci anni è una scommessa industriale che, oggi, sembra ragionevole.
Una cosa che nessuna di queste architetture cambia, e che vale la pena tenere separata: il tipo di motore decide l'efficienza fra la batteria e la ruota, non quella fra il contatore e la batteria. Quel secondo tratto ha regole sue e pesa molto di più di quanto la scheda tecnica lasci intendere, e ne abbiamo scritto per esteso nel pezzo sulle perdite di ricarica.
E se ti interessa la tenuta del valore fra otto anni, il tipo di motore è una delle poche voci che oggi nessuno prezza e che potrebbe contare. Un pacco di magneti al neodimio dentro un motore a fine vita è materia prima critica con un mercato che l'Europa sta costruendo per legge, e il recupero di quel materiale è esattamente ciò che il regolamento del 2024 si propone di rendere possibile su scala industriale.
Il numero da tenere a mente, se ne vuoi uno solo, è questo: due. Due famiglie di motore, due modi di fare la stessa coppia, e un'unica ragione per mescolarle, che è la capacità di uno dei due di togliersi di mezzo quando non serve.