L’imminente normativa Euro 7, prevista per i veicoli di nuova omologazione nel 2025, sarà il primo standard a regolamentare un vasto range di emissioni, provenienti non solo dagli scarichi, ma anche da altre fonti, come per esempio dai freni e dagli pneumatici.
Interesserà inoltre tutte le tipologie di powertrain disponibili, partendo da quelle tradizionali termiche, diesel e benzina, fino alle full electric, passando per le tre tipologie di ibrido, MHEV, PHEV e FHEV, e per i powertrain a idrogeno.
Includerà infine requisiti di performance e durabilità dei veicoli elettrici. Un’infinità di combinazioni e un’aumentata casistica di situazioni ambientali e comportamenti alla guida da prendere in considerazione rispetto alla precedente normativa Euro 6.
Tutto ciò rende molto più complesso e più lungo il testing dei veicoli e rende necessario l’utilizzo di test virtuali tramite simulazioni software, molto più veloci e meno costosi rispetto alle prove su strada.
Si stima infatti che con i test al computer una vettura possa percorrere “virtualmente” fino a 35 milioni di km all’anno – 6000 cicli WLTC di omologazione al giorno – mentre con una prova su strada, considerando 500 km al giorno di un turno lavorativo, soltanto 180.000 km all’anno.
Per entrare più nel dettaglio della normativa e capire quali sono le principali sfide che i Costruttori devono affrontare in tempi molto stretti, Auto Tecnica ha partecipato al TechDay Emission EU7 organizzato da AVL, azienda leader nello sviluppo di soluzioni tecnologiche in ambito Automotive e che da anni supporta le Case con strumentazioni e tecnologie allo stato dell’arte.
Come sarà la EURO 7
Oltre ai già noti inquinanti regolati dall’Euro 6, per i quali è previsto un ulteriore inasprimento – e l’uniformità tra diesel e benzina – lo standard Euro 7 introdurrà la regolamentazione di nuove sostanze pericolose, come l’ammoniaca (NH3), responsabile dello smog, e i gas organici non metanici (NMOG), cioè tutti gli inquinanti atmosferici organici, come aldeidi, chetoni, alcoli e altri, che non sono idrocarburi ma precursori dell’ozono.
Inoltre, porrà un limite più alto per gli inquinanti nei tragitti inferiori ai 10 km, cioè quando il motore endotermico, e quindi i catalizzatori, non fanno in tempo a scaldarsi e a lavorare in modo corretto.
La normativa Euro 7 sarà anche la prima a livello mondiale ad andare oltre la regolamentazione delle emissioni dei tubi di scarico e a stabilire limiti aggiuntivi per le emissioni di particolato dai freni e per le emissioni di microplastica dagli pneumatici.
Queste regole si applicheranno a tutti i veicoli, compresi quelli elettrici o a idrogeno. Garantirà inoltre che le nuove auto rimangano pulite più a lungo: tutti i veicoli dovranno infatti rispettare le regole per un periodo più lungo rispetto a fino ad ora.
Raddoppiano i requisiti di durabilità
La conformità per auto e furgoni sarà verificata fino a quando non raggiungeranno i 200.000 chilometri e 10 anni di età.
Ciò raddoppia i requisiti di durabilità previsti dalle norme Euro 6/VI (100.000 chilometri e 5 anni di età).
Analoghi aumenti avverranno per autobus e autocarri.
La Euro 7 sosterrà allo stesso tempo la diffusione dei veicoli elettrici, aumentando la fiducia dei consumatori, imponendo una durata minima delle batterie installate su auto e furgoni, 160.000 km o 8 anni con un SOH – State of Health 70% per le auto elettriche e 80% per le auto ibride Plug-in.
Ciò ridurrà anche la necessità di sostituire le batterie all’inizio della vita di un veicolo, riducendo così il consumo delle materie prime necessarie per la produzione delle batterie.
La Euro 7 garantirà infine che i veicoli non vengano manomessi e che le emissioni possano essere controllate dalle autorità in modo semplice utilizzando sensori all’interno del veicolo durante l’intero ciclo di vita.
Le principali sfide
Ci sono tante sfide tecniche che i Costruttori stanno affrontando in questi mesi di grande fermento, nei quali si stanno sviscerando tutti i dettagli della recente proposta sulla Euro 7, che comunque ancora presenta delle lacune, come vedremo, per quanto riguarda le metodologie di test.
Oltre al dover raggiungere i nuovi target di emissione allo scarico, il primo grande ostacolo tecnico riguarda l’aumentato numero di varianti ambientali e di condizioni di guida.
Nella Euro 7 vengono prese infatti in considerazione delle condizioni dette “statisticamente non rilevanti”, come per esempio l’elevata altitudine fino a 1800 metri (in precedenza era 1300 metri), il caldo estremo fino a +45 gradi (rispetto a +35 gradi dell’Euro 6), le accelerazioni violente, il tiro di un rimorchio.
I Costruttori si trovano quindi costretti a dover simulare un’infinità di combinazioni, che fortunatamente non si potranno combinare tra di loro.
L’accelerazione a motore freddo: fase critica
Tra le casistiche più difficili, rientrano anche le accelerazioni a motore freddo, come per esempio la simulazione dell’ingresso in autostrada dopo soli 2 km di warm-up, e il raggiungimento di una velocità di 160 km/h.
Oppure il “coffe break on highway” cioè entrare direttamente in autostrada dopo una sosta, sempre raggiungendo velocità fino a 160 km/h.
I Costruttori saranno inoltre chiamati ad assumersi tutte le responsabilità nel caso in cui in una di queste condizioni il veicolo non dovesse rientrare nei parametri, firmando una vera e propria dichiarazione di conformità.
Come ulteriore carico di lavoro in fase di sviluppo e di test, ci sarà anche il fatto di dover ripetere i test omologativi per tutte le tipologie di powertrain, compresi quelli elettrici, che dovranno comunque sottoporsi a test di durabilità della batteria, emissione di particolato dai freni e di microplastiche dagli pneumatici
Quali tecnologie
Per far fronte a questi problemi, i tecnici dovranno sfruttare tutte le migliori tecnologie di frontiera.
Tra queste sicuramente ci sarà il catalizzatore elettrico (e-CAT) in grado di portare rapidamente in temperatura i materiali al suo interno, che hanno il compito di attivare le reazioni chimiche che catturano e neutralizzano le sostanze inquinanti.
Il riscaldamento elettrico potrà essere utilizzato anche per riscaldare le parti interne del motore, come la camera di combustione o la coppa dell’olio, per renderlo immediatamente efficiente. Un altro stratagemma per limitare le emissioni – già utilizzato in molte vetture anche a protezione del motore – è la limitazione di coppia del motore (torque limitation) in alcune condizioni estreme di temperatura.
Avrà poi un ruolo predominante l’ibridizzazione con un focus sull’aumento dell’efficienza dei motori termici e l’utilizzo di quelli elettrici per coprire le zone di lavoro meno efficienti.
Tecnologie di combustione avanzate
Per quanto riguarda i motori a combustione interna ci sono alcune nuove tecnologie molto interessanti, per esempio l’utilizzo di una candela con pre-camera incorporata (un concetto simile a quanto introdotto da Maserati con il motore Nettuno, di cui abbiamo parlato largamente su Auto Tecnica).
Con l’utilizzo della pre-camera nei motori benzina, il fronte di fiamma può propagarsi in modo molto più rapido e omogeneo, permettendo di aumentare il rapporto di compressione, di uno o due punti, senza incorrere in detonazione.
Verranno inoltre sfruttate le elevate pressioni di sovralimentazione, con miscele molto magre in camera di combustione (lambda=2,5), mitigando il conseguente aumento di temperatura in camera con un moderatore, come la water injection.
Onboard Monitoring
Tra le varie novità, l’Euro 7 ha introdotto l’onboard monitoring, cioè un monitoraggio continuo delle emissioni all’interno del sistema di scarico del veicolo, che funziona attraverso il protocollo OBD (che rimane invariato rispetto ad oggi).
I dati raccolti dal sistema riguardano l’emissione di gas NOx, di l’ammoniaca NH3 (altra novità rispetto all’Euro 6) e di particolato PM.
L’emissione di questi tre componenti verrà registrata per ogni viaggio.
Gli ultimi 10 risultati verranno conservati e alcuni di questi dati verrà selezionato in modo random, trasmesso al database del Costruttore e successivamente inviato alle autorità di controllo.
Se i limiti vengono superati, ci sarà un sistema di Warning, per ogni viaggio, con una logica a semaforo (verde, arancio o rosso).
Se le emissioni risultassero 2,5 sopra il limite, si potrebbero aprire i seguenti scenari:
- Soft warning. Un avviso al conducente notifica l’anomalia e segnala un tempo limite per riparare il guasto al sistema di post-trattamento.
- Performance limitation. Il veicolo può attivare una limitazione di potenza o di velocità, per esempio limitandola a 80 km/h.
- Engine start prevention. In questo caso il veicolo non si avvia più. Per esempio in alcuni paesi, dove il carburante è di bassa qualità, il motore potrebbe rilevare l’anomalia ed inibire il suo avviamento.
Sarà obbligatoria anche l’installazione di un sistema “antitampering”, che impedisce la rimozione o la disabilitazione dei sistemi di post-trattamento da parte del proprietario del veicolo.
Emissioni evaporative
Un’altra novità dell’Euro 7 rispetto alle precedenti normative, e che colma il gap con altri Paesi come gli Stati Uniti, è l’introduzione del monitoraggio dei vapori dal serbatoio, specialmente in fase di rifornimento (refueling).
Ovviamente, il tipo di carburante, la sua temperatura e la sua pressione determinano in che quantità e consistenza i vapori vengono rilasciati dal serbatoio.
È richiesta altresì la presenza di un sistema di recupero dei vapori interno alla vettura, in grado di catturarli e di non rilasciarli in atmosfera.
Gli sviluppi che devono essere messi in atto riguardano la permeabilità del serbatoio, il suo design e quello dei suoi componenti, come la valvola di sfiato.
Il design dei serbatoi deve essere necessariamente variato, utilizzando nuove forme e nuovi materiali rispetto a quelli utilizzati nell’attuale produzione.
C’è quindi un grande lavoro di ricerca e sviluppa da compiere nel passaggio da Euro 6 a Euro 7.
Anche l’effort in fase di testing è aumentato, si stima circa il doppio rispetto all’Euro 6, per ogni tipologia di carburante, questo a causa di nuovi requisiti di conformità della produzione (CoP), conformità in-service (ISC) e market surveillance.
Emissioni dai freni
Le emissioni delle particelle PM10 derivano per il 51% dalla circolazione dei veicoli, per questo motivo i legislatori europei hanno deciso di inserire anche un limite di emissione di particolato dei freni nel nuovo standard Euro 7.
A partire dal 2025 il limite di rilascio del PM10 sarà fissato a 7 mg/km, per poi scendere a 3 mg/km nel 2035.
Ma ci sarà una differenziazione dei limiti in base al tasso di elettrificazione del veicolo.
Più è alto il tasso di elettrificazione, più la vettura potrà fare affidamento sulla frenata rigenerativa per rallentare, senza azionare l’impianto meccanico a cui si deve la dispersione di polveri sottili.
Le emissioni di particolato calcolate sui freni di ciascun veicolo saranno scalate di un coefficiente di moltiplicazione di 0.6 per le MHEV, 0.4 per le FHEV, 0.3 per le PHEV e 0.15 per le full electric BEV.
Se ad esempio le polveri dei freni misurate su un veicolo elettrico fossero di 10 mg/km, ai fini della normativa EURO 7 il valore di riferimento calcolato sarebbe di 1.5 g/km.
Il ciclo di test è in definizione
Ci sono in corso riunioni tra comitati tecnici europei (CT) per la definizione del ciclo di test dei freni e la metodologia di misura, anche per capire qual è l’influenza della capacità di recupero del motore elettrico con la frenata rigenerativa.
Secondo BOSCH, i sistemi di frenata interamente elettrici hanno il potenziale per ridurre le emissioni di particolato dall’impianto frenante del 95%.
Eppure, i benefici sono in parte vanificati dal fatto che i veicoli elettrici sono mediamente più pesanti rispetto a quelli termici, di conseguenza producono un maggior stress per l’impianto frenante e per gli pneumatici.
Per il momento, sappiamo che il test dei freni sarà diviso in 10 sezioni con intervalli per il raffreddamento dei freni e che per effettuare il ciclo completo serviranno circa due giorni.
La possibilità di effettuare test su strada anziché in laboratorio, come già annunciato nella proposta Euro 7, permetterà di avere una migliore correlazione con il mondo reale e di capire meglio l’influenza con la rigenerazione della frenata, con differenti stili di guida e con l’andamento delle temperature di ambiente e asfalto.
Tire abrasion
A differenza dei freni, non ci sono ancora regolamenti tecnici disponibili per quanto riguarda l’abrasione degli pneumatici e la relativa emissione in atmosfera di microplastiche, perché sono ancora in discussione, nonostante l’applicazione sia comunque prevista per il 2025.
Quello che sappiamo è che al momento sono in discussione due tipologie di misurazioni: una “in-vehicle” e l’altra in laboratorio.
La prima prevederà l’utilizzo di 2/4 veicoli in convoglio, che percorreranno una distanza totale compresa tra 7500 e 15000 km, per la quale occorrerà fino a un mese di prova per ogni tipologia di pneumatico.
I test in laboratorio invece sfrutteranno le wear test machine con tamburo, caricando gli pneumatici con una forza verticale, ancora da stabilire.
Ogni pneumatico dovrà coprire una distanza di 5000 km, per una durata complessiva di circa 10 giorni, un terzo rispetto ai test su strada.
Non è ancora chiaro se la normativa Euro 7 regolamenterà soltanto il rilascio di microplastica o se verrà inserita anche qualche altra emissione pericolosa per la salute.
Standard innovativo, ma le critiche non mancano
Leggendo i precedenti paragrafi, è difficile non essere d’accordo sul fatto che l’Euro 7 sia uno standard molto avanzato e innovativo.
Sarebbe limitativo chiamarlo “standard sulle emissioni”, mentre è sicuramente più appropriato l’appellativo “standard sulle emissioni, sull’energia e sull’elettrificazione”.
Ma ci sono molti grattacapi e perplessità che stanno attanagliando i tecnici e i Costruttori in questi mesi e sono quasi tutti riconducibili al timing impostato dai legislatori, irrealistico e troppo stringente, piuttosto che ai contenuti, che al contrario sono condivisibili in molti aspetti.
Serve tempo
Nonostante ci siano ancora molti aspetti tecnici da definire, come per esempio le metodologie di prova per l’abrasione degli pneumatici, questi sono i target di applicazione:
- 2025 applicazione dell’Euro 7 ai veicoli di nuova omologazione;
- 2026 per tutti i nuovi veicoli immatricolati.
Tre anni sono decisamente troppo pochi per poter sviluppare le tecnologie e le metodologie di test più adeguate.
I Costruttori auspicano che queste date, proposte dalla Commissione europea, vengano rinviate, anche se tale ipotesi per il momento sembra piuttosto remota.
Recentemente ACEA, l’associazione dei costruttori europei, ha anche criticato l’aspetto economico, menzionando uno studio condotto da Frontier Economics che calcola i costi per veicolo nel caso in cui la normativa Euro 7 dovesse essere approvata nel suo stato attuale: si parla di circa 2.000 euro in più per auto e furgoni, e di 12.000 euro in più per camion e autobus.
Senza considerare l’aumento del costo operativo, dovuto a un maggior consumo di carburante.
Sigrid de Vries, Direttore Generale di ACEA:
“L’industria automobilistica europea è impegnata a ridurre ulteriormente le emissioni a beneficio del clima, dell’ambiente e della salute. Ma la proposta Euro 7 semplicemente non è il modo giusto per farlo, in quanto avrebbe un impatto ambientale estremamente basso ad un costo estremamente alto“.
“Grandi benefici per l’ambiente e per la salute saranno raggiunti grazie alla transizione verso l’elettrificazione, sostituendo allo stesso tempo i veicoli più vecchi in circolazione sulle strade europee con modelli Euro 6/VI altamente efficienti”.
Appendice
Limiti di Emissioni ammissibili allo scarico (Euro 7 vs Euro 6)
| Euro 7 | Euro 6 | Euro 7 | Euro 6 | |
| Per km | Per km | Per viaggio <10 km | Per viaggio <10 km | |
| NO x | 60 mg/km | 60 mg/km benzina | 600 mg/km | non presente |
| (Ossidi di azoto) | 80 mg/km diesel | |||
| PM | 4,5 mg/km | 4,5 mg/km | 45 mg/km | non presente |
| (Particolato) | ||||
| PN | 6×10^11 | 6×10^11 | 6×10^12 | non presente |
| (Numero di particelle al km) | ||||
| CO | 500 mg/km | 1.000 mg/km benzina | 5.000 4,5 mg/km | non presente |
| (Monossido di carbonio) | 500 mg/km diesel | |||
| THC | 100 mg/km | 100 mg/km benzina | 1.000 mg/km | non presente |
| (Idrocarburi totali) | ||||
| NMHC | 68 mg/km | 68 mg/km benzina | 680 mg/km | non presente |
| (Idrocarburi non metanici) | ||||
| NH3 | 20 mg/km | non presente | 200 mg/km | non presente |
| (Ammoniaca) | ||||
Limiti di evaporazione delle auto a benzina |
| Euro 7 | Euro 6 | |
| Prova a caldo + 2 giorni di test diurno | 0,50 g | 0,3-0,65 g |
| Emissioni al rifornimento | 0,05 g/l |
0,053 g/l |
Limiti di emissioni di particolato dai freni |
| Euro 7 | Euro 6 | |
| PM10 | 7 mg/km dal 2025 | non presente |
| (Particolato) | 3 mg/km dal 2035 | |
| PN | non presente | non presente |
| (Numero di particelle al km) |
Limiti al livello di abrasione degli pneumatici |
| Euro 7 | Euro 6 | |
| Massa persa in g/1.000 km | non dichiarato | non presente |
Stato di carica (SoC) minimo della batteria auto |
| Euro 7 | Euro 6 | |
| A 5 anni/100.000 km | 80% | non presente |
| Dai 5 anni/100.000 km agli 8 anni/160.000 km | 70% | non presente |
| Oltre gli 8 anni/160.000 km | non dichiarato | non presente |
