Scegliere tra auto a metano (CNG, acronimo di compressed natural gas) e GPL (in inglese LPG, acronimo di liquefied petroleum gas) non è solo una questione di portafoglio, ma una decisione che coinvolge la termodinamica della combustione, la chimica dei fluidi e la cinematica del motore. Sebbene entrambi appartengano alla famiglia degli idrocarburi gassosi, le loro proprietà fisiche impongono soluzioni ingegneristiche e risposte meccaniche profondamente diverse.

Termodinamica della combustione e rendimento volumetrico

La distinzione principale tra i due carburanti risiede nella loro densità energetica e nello stato fisico al momento dell’immissione in camera di combustione. Il metano, essendo un gas naturale compresso che non liquefà a temperature ambiente, occupa un volume considerevole nel collettore di aspirazione, sottraendo spazio alla massa d’aria comburente. Questo fenomeno riduce il rendimento volumetrico del motore, portando a una perdita di potenza che può oscillare tra il 10% e il 15% nei motori aspirati.

Al contrario, il GPL (miscela di propano e butano) viene stoccato in fase liquida. Nei sistemi a iniezione liquida più avanzati, il passaggio di stato da liquido a gassoso avviene in prossimità delle valvole di aspirazione. L’evaporazione del fluido sottrae calore latente alla carica d’aria, raffreddandola e aumentandone la densità. Questo effetto “intercooler naturale” permette di recuperare quasi interamente la potenza originale del propulsore a benzina, rendendo il GPL meccanicamente più efficiente in termini di output specifico.

Auto a metano e GPL, la resistenza alla detonazione

Sotto il profilo della resistenza alla compressione, entrambi i gas offrono vantaggi ingegneristici rispetto alla benzina grazie a un numero di ottani superiore a 110. Questo parametro permetterebbe, teoricamente, l’adozione di rapporti di compressione molto elevati (prossimi a 12:1 o 13:1) senza il rischio di pre-accensione o battito in testa. Tuttavia, poiché la maggior parte dei motori è di derivazione “bi-fuel”, il rapporto di compressione rimane un compromesso progettuale tarato sulla benzina.

La sfida meccanica più complessa riguarda la velocità di propagazione del fronte di fiamma. Il metano brucia più lentamente rispetto alla miscela aria/benzina; questa caratteristica richiede una gestione elettronica dell’anticipo d’accensione molto aggressiva per evitare che la combustione prosegua durante la fase di apertura delle valvole di scarico. Una calibrazione errata comporta uno stress termico estremo per i funghi delle valvole e per la girante della turbina nei motori sovralimentati, che si trovano a gestire gas a temperature critiche senza il beneficio del raffreddamento chimico tipico degli additivi liquidi della benzina.

Protezione delle sedi valvole

La natura “secca” dei gas solleva problematiche di tribologia nelle zone di contatto tra valvola e sede. Mentre la benzina deposita micro-particelle che fungono da lubrificante solido e smorzatore, il metano e il GPL lasciano le superfici metalliche pulite ma esposte. Questo accelera il fenomeno della recessione delle sedi valvole, un processo di micro-saldatura e distacco di materiale causato dalle alte temperature e dalle continue percussioni meccaniche.

Per ovviare a ciò, l’ingegneria dei materiali interviene sui motori nativi a gas utilizzando leghe di acciaio sinterizzato o inserti in stellite per le sedi valvole, oltre a rivestimenti in sodio per i gambi delle valvole di scarico per facilitare la dissipazione del calore verso la testata. Nei motori trasformati in post-vendita, si ricorre spesso a sistemi di lubrificazione ausiliaria che iniettano additivi specifici per emulare l’azione protettiva della benzina.

Integrazione del bi-fuel in vettura, quanto è complicato

La progettazione del sistema di stoccaggio non è un semplice problema di spazio, ma di dinamica delle masse. Le bombole di metano, dovendo contenere pressioni di esercizio di 200 bar, richiedono pareti spesse in acciaio o l’uso di costosi materiali compositi. L’aggiunta di 60-100 kg concentrati spesso oltre l’asse posteriore altera drasticamente il momento d’inerzia del veicolo, richiedendo una ritaratura delle costanti elastiche delle molle e degli smorzatori idraulici per evitare fenomeni di sovrasterzo pendolare o eccessivo beccheggio in frenata.

Il sistema GPL, operando a pressioni modeste (sotto i 10 bar), permette l’integrazione di serbatoi toroidali che si inseriscono perfettamente nella struttura del telaio. Questo garantisce una distribuzione dei pesi più equilibrata e non richiede modifiche strutturali alla scocca o ai bracci delle sospensioni. Dal punto di vista della sicurezza attiva, la massa contenuta del sistema GPL offre un vantaggio intrinseco nella precisione di guida rispetto a un sistema a metano tradizionale in acciaio.

Quale scegliere fra auto a metano e GPL

Dopo aver compreso, almeno in linea teorica, le vere differenze tecniche fra le due alimentazioni, è possibile riassumere i punti salienti per capire quale soluzione conviene in base alle esigenze.

Se guardiamo alla pura efficienza meccanica e al piacere di guida, il GPL vince il confronto nella maggior parte dei casi d’uso quotidiano. Essendo stoccato in forma liquida, il GPL si comporta in modo molto simile alla benzina: quando viene iniettato nel motore, evapora e rinfresca l’aria circostante, rendendola più densa e ricca di ossigeno. Questo permette al motore di respirare meglio e di mantenere quasi tutta la sua potenza originale senza dover stravolgere il progetto meccanico dell’auto.

Inoltre, il GPL è “leggero” per la struttura dell’auto. Poiché non richiede bombole d’acciaio pesantissime per resistere a pressioni estreme, non rovina l’assetto del veicolo. Un’auto a GPL frena e curva quasi esattamente come la versione a benzina, perché la distribuzione dei pesi rimane bilanciata. Questo è un vantaggio enorme per la durata delle sospensioni e degli pneumatici, che non devono sopportare lo stress di un carico extra costante nel bagagliaio.

Dall’altra parte, il metano è il re della pulizia chimica e del risparmio puro, ma richiede compromessi meccanici pesanti. Poiché viene stivato a pressioni altissime, le sue bombole costringono gli ingegneri a rinforzare il retrotreno e a modificare la risposta degli ammortizzatori. Essendo un gas molto leggero, occupa anche molto spazio nei condotti del motore. Questo si traduce in una pigrizia meccanica evidente, specialmente in salita o durante i sorpassi, a meno che il motore non sia dotato di un turbo molto potente progettato appositamente per compensare questa carenza.

Il metano però ha un asso nella manica: la sua incredibile resistenza alla detonazione. Questo significa che il motore può lavorare con una forza di compressione interna altissima senza mai rovinarsi, quasi come se fosse un carburante da competizione. Chi sceglie l’auto a metano lo fa per la longevità estrema del motore, poiché la sua combustione è così pulita da non lasciare quasi residui, mantenendo l’olio motore trasparente e le valvole prive di incrostazioni per centinaia di migliaia di chilometri.

In conclusione, se si cerca un’auto che resti agile, scattante e facile da gestire a livello di sospensioni e spazi, il GPL è tecnicamente la soluzione superiore. Se invece la priorità assoluta è il risparmio massimo alla pompa e si vuole un motore che duri una vita intera, accettando un’auto più pesante e meno brillante nella guida, allora il metano diventa la scelta vincente. La decisione dipende quindi dalle proprie priorità.