Come un sottomarino diesel può bruciare il proprio carburante per navigare anche sott’acqua

Un motore diesel ha bisogno di aria per bruciare il carburante. Un sottomarino, per sua natura, opera in un ambiente dove l’aria semplicemente non c’è. Sembra un paradosso insormontabile, quasi una svista ingegneristica, eppure è una delle sfide tecnologiche meglio risolte della storia navale. Ma come si fa a far navigare negli abissi un mezzo che, tecnicamente, dovrebbe soffocare?

La risposta tradizionale, sviluppata oltre un secolo fa, è geniale nella sua semplicità: si separa la generazione di energia dalla propulsione subacquea. I sottomarini convenzionali, a differenza delle navi di superficie, non tengono i motori termici sempre accesi. Funzionano attraverso un sistema ibrido, alternando i rumorosi ma potenti generatori diesel a silenziosissimi motori elettrici alimentati a batteria.

Quando il battello naviga in superficie, o appena sotto il pelo dell’acqua utilizzando l’albero dello snorkel (un tubo che aspira aria e scarica i gas di combustione), i motori diesel ruggiscono. Il loro scopo, in questa fase, non è solo muovere l’elica, ma soprattutto ricaricare gli enormi banchi di batterie di bordo. Una volta che il sottomarino si immerge in profondità, il diesel si spegne. Il battello scivola nel buio mosso esclusivamente dall’energia elettrica immagazzinata.

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Dal punto di vista tattico, il motore elettrico è una manna dal cielo: non produce le vibrazioni meccaniche di un motore a combustione, rendendo questi sottomarini praticamente invisibili ai sonar nemici, talvolta persino più silenziosi dei colossi a propulsione nucleare. Tuttavia, c’è un limite fisico invalicabile. Prima o poi, le batterie si scaricano. E quando accade, il sottomarino deve tornare a quota periscopio per usare lo snorkel. In quel momento, l’elemento sorpresa svanisce: i fumi di scarico, il rumore dei diesel e la traccia termica lo espongono inevitabilmente alla scoperta.

È qui che entra in gioco la vera rivoluzione contemporanea, quella che sta cambiando gli equilibri delle marine militari globali (e i relativi bilanci statali, offrendo capacità strategiche a costi nettamente inferiori rispetto al nucleare). Parliamo dei sistemi AIP (Air Independent Propulsion – Propulsione Indipendente dall’Aria).

L’azienda francese Naval Group ha affrontato il problema sviluppando un sistema AIP basato su celle a combustibile (Fuel Cell) di seconda generazione, denominato FC2G. L’obiettivo era semplice sulla carta ma diabolicamente complesso nella pratica: produrre energia elettrica sott’acqua, senza usare aria esterna e senza costringere il sottomarino a trasportare pericolosi ed ingombranti serbatoi di idrogeno liquido .

Infatti normalmente si potrebbero utilizzare le celle combustibili potrebbero funzionare caricando l’ossigeno e l’idrogeno liquido, con enormi problemi perché il comburente richiede temperatore ben inferiori ai meno 200 C. Un problema per uno scafo di dimensioni non grandi come un sottomarino. L’ideale sarebbe utilizzare, almeno come combustibile, qualcosa già presente sull’imbarcazione.

Ecco come l’ingegneria di Naval Group ha risolto l’enigma, punto per punto:

• Riformazione del diesel: Invece di caricare idrogeno puro, il sottomarino imbarca normale carburante diesel. Un “riformatore” a bordo spezza letteralmente le molecole del carburante per estrarne l’idrogeno necessario. Quindi il comburente non deve essere caricato a bordo, ma è parte del normale combustibile, con enorme risparmio di complessità, di peso e di costo.
• Aria sintetica e sicura: Le celle a combustibile hanno bisogno di un ossidante. Il sistema mescola ossigeno liquido (immagazzinato a bordo) con azoto, producendo un’aria sintetica molto meno corrosiva dell’ossigeno puro, allungando così la vita operativa dei macchinari.
• La magia della reazione: L’idrogeno estratto e l’aria sintetica si incontrano nelle celle a combustibile. La reazione chimica genera un flusso costante di energia elettrica (che ricarica le batterie e muove il sottomarino) e produce un unico, innocuo scarto: acqua pura, che viene in parte riutilizzata nel processo di reforming.

Il risultato pratico di questa tecnologia è sbalorditivo. Un sottomarino convenzionale passa da un’autonomia in immersione totale di pochi giorni a una di diverse settimane, muovendosi a bassa velocità nel silenzio più assoluto.

Il sistema FC2G di Naval Group è inoltre modulare. Può essere installato non solo sui battelli di nuova costruzione, ma anche “tagliando” e allungando sottomarini già esistenti, purché abbiano un diametro di almeno 6 metri. Si tratta di un’innovazione che garantisce un vantaggio operativo enorme, rendendo le flotte sottomarine convenzionali uno strumento di deterrenza e sorveglianza costiera formidabile, con un rapporto costo-efficacia che l’opzione nucleare, per molte nazioni, semplicemente non può eguagliare.

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