di  -  lunedì 22 novembre 2010

Da diverse settimane per la rubrica Energia e Futuro l’argomento dei vari post è sempre il Motore a Combustione Interna, pertanto dopo avere discusso ampiamente su di esso tra storia e stato attuale, e prima di presentare lo stato dell’arte delle ricerche sui motori di un futuro sempre più prossimo, è venuto il momento di fermarci a riflettere su questo “percorso” per cercare di capire ciò che ci attenderà.

IL PASSATO

Nei primi post sui motori a combustione interna c’è stato un piccolo excursus storico, il quale ha evidenziato come l’esigenza di disporre di una macchina motrice piccola ma al tempo stesso dotata di una certa potenza, abbia stimolato l’inventiva e la creatività di moltissime persone, tra le quali si sono particolarmente evidenziati individui come Otto e Diesel, senza però dimenticare il genio dei veri creatori del motore a combustione interna, ovvero Barsanti e Matteucci (sul cui omonimo viale a Napoli sorge l’Istituto Motori del Consiglio Nazionale delle Ricerche).

Se i parametri principali dell’epoca consistevano nel raggiungere una sempre maggiore densità di potenza risolvendo al tempo stesso le criticità del funzionamento del motore, con il tempo e con la diffusione sempre maggiore dei motori a combustione interna, grazie anche allo sviluppo dell’industria automobilistica reso possibile dai motori stessi, lo studio e la ricerca sui motori a combustione interna ha subito una profonda accelerazione.

IL PRESENTE

Lo sviluppo dell’industria automobilistica ha permesso ai motori a combustione interna di divenire sempre più utilizzati, e con l’aumento del parco vetture circolante nel mondo sono iniziate le prime discussioni sulle tematiche divenute poi predominanti negli ultimi anni, ovvero i Consumi e le Emissioni.

Lo sviluppo dei motori si è pertanto concentrato nella ricerca di una sempre maggiore efficienza e soprattutto sono state sviluppate diverse soluzioni mirate alla limitazione delle emissioni finali, quali catalizzatori e trappole antiparticolato.

Tali soluzioni sono divenute necessarie per rispettare le sempre più restrittive norme EURO ed analoghe normative Americane e Giapponesi, normative sulle quali ritorneremo in successivi post.

MOTORI ELETTRICI E CELLE A COMBUSTIBILE: VERI AVVERSARI O HYPE MEDIATICO?

Ogni volta che si parla di motori a combustione interna e di scenari futuri è immediato introdurre l’argomento Motori Elettrici, aiutati in questo anche da un sempre crescente movimento che enfatizza i problemi dei motori a combustione interna ed esalta le caratteristiche positive dei motori elettrici… ma è proprio tutto corretto?

Quando si paragonano due soluzioni differenti è quantomeno fondamentale individuare dei parametri di confronto quanto più completi ed esplicativi, ed inoltre è necessario individuare le eventuali “questioni nascoste” dietro ad ogni soluzione.

Quando si parla di motori elettrici si evidenzia il loro rendimento pressoché unitario sull’intero campo di funzionamento, valore che rende impietoso il confronto con i tradizionali motori a combustione interna che si attestano su valori massimi non superiori al 40%, con valori sensibilmente più bassi ai carichi parziali.

Un altro punto a favore è la totale assenza di emissioni inquinanti da parte dei motori elettrici, e se ci si fermasse qui il quadro sarebbe impietoso e farebbe gridare (come spesso avviene per i più suggestionabili alle teorie complottistiche) al complotto delle multinazionali del petrolio, ma nella realtà le cose sono diametralmente differenti.

Il primo punto è l’energia, poiché essa è necessaria a prescindere dal tipo di motore che viene impiegato, bisogna tenerne conto quando si opera un confronto.

I motori a combustione interna impiegano una risorsa, i combustibili fossili, che è presente in natura in quantità abbondante ma finita, e che viene prodotta prevalentemente dalla raffinazione del petrolio.

I combustibili si prestano all’accumulo mediante semplici serbatoi, trovandosi allo stato liquido (anche se vi sono componenti più o meno volatili) in condizioni ambiente.

Il costo energetico per passare dall’estrazione del petrolio fino ad arrivare all’effetto utile, ovvero la “potenza misurata alla ruota” assume un valore tutto sommato definito e costante, dal quale discende (anche se influenzato da parametri speculativi) il costo economico (piuttosto variabile in virtù di quanto detto poco fa) della stessa potenza.

Le emissioni inquinanti derivate da questo processo sono a loro volta definibili, mentre riferendosi ai motori elettrici sono questioni che spesso vengono omesse o trattate con molta leggerezza miscelandole con discussioni che distolgono l’attenzione da esse.

L’energia elettrica necessaria al funzionamento del motore deve venire prodotta, ed allo stato attuale può venire prodotta esclusivamente da soluzioni tradizionali in termini di impianti (non considerando il nucleare), pertanto si farà uso ancora di risorse fossili che verranno convertite in energia elettrica secondo il rendimento dell’impianto.

Il costo energetico in questo appare comunque inferiore, in quanto gli impianti termoelettrici operano con rendimenti che possono arrivare nei casi più efficienti nell’ordine del 60%, ma ancora non si sta tenendo conto del metodo per immagazzinare l’energia, il quale implica a sua volta un rendimento ed un costo energetico sicuramente superiore a quello del corrispettivo tradizionale in quanto richiede la produzione di sistemi chimici di accumulo, quali le batterie.

Le batterie a loro volta sono caratterizzate da un decadimento prestazionale e da un tempo necessario per la ricarica che rendono il veicolo elettrico meno elastico nell’impiego, anche se la ricerca in tale direzione procede ad opera delle aziende che hanno come business tale settore.

Una soluzione a tale problema arriva dalle Celle a Combustibile (che verranno trattate ampiamente in post successivi), le quali sono in grado di generare on-board l’energia elettrica da fornire al motore, ma richiedono per potere funzionare di una risorsa primaria che consiste in Idrogeno o Gas Naturale / Metano (in funzione delle caratteristiche della cella).

Poiché l’idrogeno non è presente in natura, esso necessita di venire prodotto mediante processi che trasformano il gas naturale in idrogeno (con produzione quindi di CO2)  oppure partendo come risorsa primaria dall’acqua, tenendo presente che il bilancio energetico di questo processo è fortemente negativo in quanto l’energia spesa per la separazione dell’idrogeno è superiore (tenuto conto del rendimento del processo di separazione) dell’energia che viene poi effettivamente rilasciata, ancora prima di considerare il rendimento delle celle a combustibile.

Alla luce di queste semplici considerazioni appare pertanto piuttosto improbabile che il motore o combustione interna venga rimpiazzato in tempi brevi dalle soluzioni elettriche, salvo per impieghi particolari, prima di tutto perché NON risolve il problema che tanto rumore crea intorno ai motori a combustione interna, ovvero l’inquinamento.

Una terza via appare quella dei motori ibridi, i quali seppure ancora poco diffusi, possiedono delle caratteristiche a meta strada tra la soluzione puramente termica e quella puramente elettrica, permettendo un buon mix che in futuro presumibilmente ne porterà un maggiore impiego.

IL FUTURO E LA RICERCA

La ricerca motoristica sta orientandosi sempre più nella direzione di sviluppare motori che si basano su un mix di caratteristiche tra motori ad accensione comandata e motori ad accensione spontanea, ovvero si cerca di ottenere un basso livello di emissioni tipico dei “motori a benzina” con i rendimenti tipici dei “motori diesel”, e questo si ottiene mediante dei concetti di combustione innovativi, ma di questi ne parleremo in seguito… pertanto vi invito a continuare a seguirci, sempre su AppuntiDigitali, sempre sulla rubrica Energia e Futuro.

33 Commenti »

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  • # 1
    Davide
     scrive: 

    Complimenti per la rubrica…
    .. come sempre molto interessante ed obbiettiva.

    Ci tenevo a precisare solo una cosa… è vero che il problema “emissioni” non viene risolto con i motori elettrici (a meno che non si inizi a produrre il 100% dell’ energia elettricità da fonti rinnovabili e nucleari). Però è vero che quanto meno viene “spostato” questo problema… il che non è poco.
    Il problema emissioni dovuto alle automobili.. oggi è sinonimo di “smog”… ed è praticamente esclusivo dei centri urbani.
    Con l’auto elettrica di fatto si risolve questo specifico problema… in senso lato, ossia spostando la produzioni di emissioni (smog) altrove, comunque fuori dai centri urbani.
    Ci sarebbe da aggiungere anche che lo smog cittadino non è causato solo dalle automobili (leggi riscaldamento domestico, zone industriali limitrofe ecc. ecc.)… ma questo è un altro discorso.

  • # 2
    Ominaru
     scrive: 

    Dimentichi che a contribuire allo smog cittadino ci sono anche le caldaie da riscaldamento.
    Altro problema sono le polveri sottili non dovute solamente alla combustione dei veicoli ma anche da scarti industriali di lavorazione e/o costruzione.

  • # 3
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Davide

    Precisazione più che valida, ma ovviamente il punto che volevo sottolineare era che spesso si fa una campagna propagandistica sbagliata, enfatizzando aspetti che di fatto sono incompleti e quindi creando “falsa informazione” tra la gente che, giustamente, non avendo le competenze per valutare senza tali informazioni rischia di farsi idee sbagliate e pertanto spingere verso soluzioni che soluzioni non sono, e questo ho sempre tenuto a sottolinearlo anche nei vecchi post quando ho parlato di energie alternative… spero che in questo la rubrica Energia e Futuro stia dando un contributo valido ed apprezzato.

  • # 4
    bagnino89
     scrive: 

    Sto studiando in questo periodo le fuel cells, e sono un qualcosa di eccezionale. Certo che essendo alimentate ad H2 (puro per la maggiorparte delle tipologie, vedi le PEMFC, che ritengo davvero promettenti, e le PAFC), richiedono un notevole sviluppo nella produzione e nello stoccaggio di quest’ultimo. Ma le tecnologie stanno facendo passi da gigante: si parla di elettrolisi del vapore d’acqua, che richiede molta meno energia per dissociare l’acqua, e la BMW sta sviluppando una speciale tecnica di reforming del metano (SER, sorption enhanced reforming) che sembra molto promettente. Io credo che il settore energetico debba puntare molto sulle FC, perchè avere rendimenti >= 40% e emissioni praticamente nulle (per le FC a bassa temperatura, come le PEMFC, si ha solo acqua pura come prodotto di reazione) non è proprio roba da poco… Per non parlare di altri aspetti eccezionali come la modularità.

  • # 5
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ bagnino89

    E’ il bilancio energetico globale delle fuel cell ad essere negativo… non si può produrre più energia di quanta se ne consumi… per quanto riguarda il settore energetico esso punta anche sulle fuel cell, ma non dimentica tutto il resto perché niente rappresenta la soluzione, ma tutto fa parte della soluzione

  • # 6
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    Complice lo spostamento degli uffici a una nuova sede vicino casa, da 2 mesi circa ho lasciato lo scooter nel garage, e a lavoro vado con la bicicletta a pedalata assistita.

    Dopo aver letto quest’articolo m’è sorto il dubbio se abbia fatto bene oppure no. Il risparmio consistente nel mio caso è rappresentato dal non dover più pagare bollo e assicurazione, e avevo pure capito che ricaricare la batteria al litio non costasse poi tanto.

    A questo punto sono abbastanza confuso. :|

  • # 7
    Pozzame
     scrive: 

    Si è fatto accenno ai veicoli ibridi.
    In realtà sono sempre stato scettico in merito.
    Non riesco a capire come possano delle vetture ibride-parallele, ridurre i consumi.
    Insomma, il poco di energia che riescono a recuperare durante le frenate è ampiamente superato nell’aumento di consumo dovuto all’aumento del peso.
    In fondo l’energia viene tutta dal carburante, e l’effetto della presenza dei motori elettrici, batterie, e circuiterie varie è solo quello di aumentare il peso.
    Questo è avvalorato dall’esperienza di alcuni conoscenti che si sono fatti infinocchiare dalle false promesse del marketing.
    Infatti hanno acquistato auto dal consumo dichiarato ben oltre i 20/25 Km/l e si sono trovati con cassoni dal consumo di poco superiore ai 10 Km/l, più consono ad auto ad alte prestazioni.

    Perché non ci sono sul mercato vetture ibride-serie?
    Come ad esempio il concept Italdesign Namir.
    In cui il motore termico lavora sempre al regime per il quale ha un rendimento maggiore e per il quale è ottimizzato.
    Ed è usato esclusivamente per produrre l’energia che viene usata direttamente dai motori elettrici o immagazzinata da una batteria di piccole dimensioni.

    Inoltre, questo sistema potrebbe essere il trampolino di lancio per tecnologie più futuribili, immettendo sul mercato una generazione di vetture che possano essere facilmente aggiornate sostituendo il ‘blocco motore termico’ con, ad esempio, un equivalente sistema a Fuel-cell quando la tecnologia sarà matura.

  • # 8
    Marco
     scrive: 

    @Simone

    In passato avevo letto che con l’attuale mix di energia elettrica prodotta nell’UE (fra nucleare, carbone, gas, idroelettrico, ecc.) le emissioni di CO2 di un’auto elettrica sarebbero state dell’ordine dei 40 g/Km (non ho approfondito quindi non ti so dire se sia un dato fazioso o meno).

    Altri dati che vedo in giro più o meno confermano o migliorano quei dati:

    http://www.google.it/url?sa=t&source=web&cd=5&ved=0CDsQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.electroauto.com%2Finfo%2Fpollmyth.shtml&rct=j&q=electric%20car%20emissions%20mix&ei=b23qTPrMHdGSjAef1oSGAw&usg=AFQjCNE91W1dCi4cRolmUjTKE9LjsEgZsA&cad=rja

    http://www.electroauto.com/info/pollmyth.shtml

    Senza contare che il “pattern” di utilizzo di un veicolo in città aumenta considerevolmente la forbice a favore del motore elettrico.
    A mio avviso, l’unico vero problema è legato all’autonomia/rapidità di ricarica. Superato questo (che cmq non è da poco) onestamente non vedo come un motore a combustione interna possa neppur lontanamente competere con un motore elettrico su qualsiasi fronte, dall’efficienza alle curve di coppia/potenza, inquinamento (anche acustico), manutenzione, costi di produzione…

    Marco

  • # 9
    Marco
     scrive: 

    @Pozzame
    “In cui il motore termico lavora sempre al regime per il quale ha un rendimento maggiore e per il quale è ottimizzato.”

    Da quel che ne so, dal prossimo anno sarà in commercio la Chevrolet Volt / Opel Ampera.

  • # 10
    mortimer86
     scrive: 

    @ Cesare Di Mauro
    Non so se per quanto riguarda il bilancio energetico la tua scelta sia più o meno “ecologica”, ma da un punto di vista di risparmio economico dovresti essere in attivo.
    Oltre ai già citati bollo e assicurazione, il costo per Km dell’elettricità dovrebbe essere minore della benzina (anche per via delle tasse presenti su quest’ultima).
    Inoltre la massa da spostare della bici sarà meno della metà del tuo scooter, con un maggiore risparimo.
    Poi se ogni tanto dai anche qualche pedalata di sicuro male non fa.

  • # 11
    Alessandro Pedarra
     scrive: 

    In questo post non viene considerato l’inquinamento prodotto dalla produzione dei complessi motori a scoppio, dei carburatori, delle trasmissioni. Non viene considerato che il prezzo delle macchine completamente elettriche non è alto solo perché ‘la batteria costa molto’ ma anche perché non c’è di mezzo un’economia di scala della quale beneficiano enormemente le soluzioni tradizionali.

    Se pensiamo ad una Leaf prodotta in ‘milioni di pezzi’ vedremo cadere buona parte del prezzo, se poi ci mettiamo che le batterie si ricaricano in media per 1000 cicli (ma possono essere di più) e quindi mediamente 100.000 chilometri… in questi 100.000 chilometri si risparmiano molti soldini. Se ci mettiamo anche il fatto che una batteria esausta è riciclabile all’85% ed infine ci mettiamo anche l’impatto diretto della combustione della benzina sull’ambiente (e quindi spese sanitarie.. e qualche morto ci uscirà comunque nonostante le spese sanitarie, sporco sulle case, sul Duomo, su quello che volete.. che andrà lavato via), il costo delle riparazioni, il fatto che è più semplice tenere sotto controllo le emissioni di una centrale che le emissioni di 100.000 motori a combustione, etc. mi pare che allora l’auto elettrica sia sicuramente più pulita. Ed è ancora agli inizi dello sviluppo, tra 10 anni ci ritroveremo un catodo notevolmente più economico e recupereremo anche i costi della batteria.

    Per avere la macchina elettrica bisogna uccidere la macchina tradizionale (trasferire le economie di scala da una all’altra). Finché non succederà questo i benefici verranno nascosti dal prezzo iniziale fuori mercato.

    Credo che l’unica possibilità per accendere questa scintilla sia una detassazione totale all’acquisto del veicolo. No ‘strani incentivi’, semplicemente l’azzeramento dell’IVA all’acquisto e imposte di bollo inferiori (anzi, imposte di bollo superiori per le automobili tradizionali che riflettano effettivamente i danni causati alla collettività, dai danni al manto stradale alle spese dovute all’inquinamento).

    Ci vorrebbe una ‘riduzione’ (qui parlare di azzeramento credo non sia necessario) dell’IVA per tutte quelle società che si distinguano per l’impatto ambientale inferiore rispetto a realtà concorrenti. Non vedo perché la verde Nokia debba pagare le stesse tasse della sporchissima LG. E’ un discorso che andrebbe esteso a tutto campo.. dai televisori, alle lavatrici, ai cellulari, etc.

  • # 12
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    @mortimer86: grazie per le informazioni.

    P.S. La bici è a pedalata assistita: se non pedalo, il motorino non si attiva. :P

  • # 13
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Cesare

    Da un punto di vista economico sei ok… la questione ambientale invece è più complessa… ma mortimer ha spiegato tutto in maniera corretta.

    @ Pozzame

    Soluzioni ibride, aldilà dei modelli commerciali, ne esistono diverse e ci sono le due scuole di pensiero sul funzionamento del motore termico a regime variabile o fisso, ed ogni soluzione presenta dei pro e dei contro, resta il fatto che le ibride presentano sicuramente dei margini di sviluppo interessanti, anche se molto dipenderà dalle scelte del marketing, ma dal punto di vista puramente tecnico sono soluzioni interessanti.

    @ Marco

    Sollevi una questione importante e corretta, della quale non ho voluto occuparmi nel post, ovvero il modello di utilizzo del veicolo.
    Di fatto l’inquinamento locale subisce l’influenza del tipo di mobilità impiegata, dovendo teorizzare una modifica notevole del tipo di veicoli urbani (impedendo ad esempio il transito di auto a combustione nelle zone abitate) bisognerebbe a quel punto ridisegnare lo scenario dei trasporti, e credo che si scoprirebbe che se tenessimo la macchina ferma ed usassimo i mezzi pubblici più la bici (e con poco traffico sarebbe possibile avere mezzi pubblici puntuali) sarebbe la soluzione migliore… a quel punto i mezzi pubblici potrebbero essere elettrici od ibridi visto che il percorso e la durata sarebbe definibile a priori.

    Per quanto riguarda quelle cifre invece temo lascino il tempo che trovano, sono sempre critico con queste analisi perché basta modificare di poco i parametri considerati e si può dire tutto ed il contrario di tutto.

    Un punto a sfavore dei motori elettrici è comunque il peso (e le dimensioni) a parità di potenza, senza dimenticare che ci si deve portare dietro o le batterie od il generatore elettrico (ovvero la fuel cell)

    @ Alessandro Pedarra

    Nemmeno il costo energetico per produrre le componenti di una fuel cell (e non si dimentichi che alcuni modelli utilizzano dei catalizzatori con materiali tossici) e delle batterie sono stati messi in conto nel dettaglio… per quanto riguarda i costi economici non li ho assolutamente impiegati nella discussione “motore a scoppio vs. motore elettrico” proprio perché il problema da risolvere è prima di tutto di inquinamento, le problematiche economiche vengono dopo.

  • # 14
    arkanoid
     scrive: 

    Non capisco una cosa, non solo una voglio dire, ma questa proprio no la capisco.
    INvece di inventarsi macchine ibride che sono sempre e comunque accrocchi, perchè non fare una bella macchina che come propolsore usi un bel motore elettrico e che come supporto utilizzi un bel generatore termico a regime e carico costante progettato e realizzato per lavorare con il massimo rendimento?

    Non serve molto, basta un motore da 10 kW, si può individuare quale sia il motore migliore considerando inquinanti/rendimento/massa. L’elettronica di bordo si fa carico di usare la potenza per alimentare direttamente il propulsore elettrico o ricaricare le batterie. In tutti i momenti (rilascio, sosta, etc) in cui la potenza richiesta è inferiore a quella generata dal generatore termico essa va a ricaricare le batterie.
    Scegliendo una taglia del termico che possa essere usata completamente per ricaricare le batterie e non meno si chiude ii cerchio.
    Un motore a sogliola infilato dove fa comodo, 50% di batterie rispetto ad ora, probabilmente 200 kg risparmiati, costi dimezzati, insomma, perchè no l’ha ancora fatto nessuno??

  • # 15
    Alessandro Pedarra
     scrive: 

    @ Simone Serra: Ci sarebbe anche da considerare il fatto che i motori delle automobili vengono alimentati con petrolio mentre i le centrali vengono alimentati da un mix energetico variegato (petrolio, gas naturale, carbone, idroelettrico, eolico, solare, geotermico ed in futuro correnti marine). Volendo potremmo costruire nuove efficenti centrali termoelettriche alimentate a petrolio e toglierlo dai benzinai.. produzione che entrerebbe nel mix energetico di cui sopra e che quindi sarebbe sempre meno sporca.
    Oppure potremmo ultratassare le macchine con motore a scoppio ed incentivare il servizio pubblico, meno libertà ma più salute… sono scelte. Io voto per il pubblico. :P

    @ arkanoid: Veramente l’ha fatto la General Motors con la Volt. Purtroppo la Volt è un pò come una ibrida al contrario in quanto il motore termico può, in determinate occasioni, direttamente muovere le ruote. Comunque il grosso lo fa il motore elettrico.
    E’ un’idea da sostenere ma bisogna togliere al motore termico ogni possibilità di partecipare direttamente alla trazione altrimenti la complessità della vettura sarà sempre superiore al necessario (e quindi inutilmente costosa… come generatore sarebbe bastata un’unità più piccola e si sarebbe fatto a meno di qualche elemento meccanico in più, il grosso lo ricevi dalla presa elettrica e poi c’è il motorino che ti da qualche chilometro in più sempre che la batteria lo gradisca).

  • # 16
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Arkanoid

    La soluzione che tu dici è di fatto una ibrida… ed appartiene ad una delle due “scuole di pensiero”… ora non posso entrare nel merito più di tanto perché nel dettaglio non mi occupo di motori ibridi, ma come già detto entrambe le soluzioni presentano vantaggi e svantaggi, passare dalla validità di un concetto alla sua reale applicazione è un salto notevole…le variabili in gioco si complicano (definire la taglia del motore termico è piuttosto complesso perché lo scenario di impiego è estremamente mutevole, perlomeno per l’uso privato… nel caso di mezzi che operano in condizioni ben definite è sicuramente più facile, e mi riferisco agli autobus) te lo assicuro perché questo lo sperimento (e lo sto sperimentando) lavorando proprio nel settore della ricerca motoristica (cosa che ormai dovrebbe essersi capita, ed il link all’Istituto Motori non era casuale ;-) )

    @ Alessandro Pedarra

    Ovviamente anche io tifo per il pubblico, anche se non vorrei che questo impedisse l’uso dell’auto privata… ma di fatto si entra in discorsi che più che di tecnica automobilistica riguardano il concetto di mobilità e l’urbanistica… una soluzione drastica sarebbe quella di eliminare i parcheggi diffusi (od innalzare drasticamente le tariffe in modo da renderli effettivamente si uso “solo se necessario”) e permettere solo poche aree di sosta concentrate in zone della città (perlomeno del centro) dalle quali è possibile utilizzare il mezzo pubblico… ma di fatto un po’ tutti vogliamo la città senza traffico, il posteggio possibilmente “dentro” il negozio ed il servizio pubblico efficiente… cose estremamente in contrasto tra loro…

    Per l’elettrico restano comunque molti problemi insoluti, magari in futuro si risolveranno, ma di sicuro allo stato attuale il loro insuccesso non è dovuto a nessuna lobby (il business ecologista non è piccolo) ma semmai all’acerbità della soluzione, non dimentichiamo che per fare ricerca le industrie sanno spendere laddove vedono il business, e non guardano mai in una sola direzione (un esempio che mi viene in mente è la Siemens, investe moltissimo sulle fuel cell, ma anche sul nucleare e sul tradizionale, evidente crede sulla strategicità di diverse soluzioni)

  • # 17
    arkanoid
     scrive: 

    @simone

    Esattamente, finora non ho mai visto schemi in cui il termico sia disaccoppiato dal moto ma sia solo un motogeneratore.
    Credo che sia una differenza sostanziale. Ora, il mio studio si era limitato alle turbomacchine e quel che so di tecnica motoristica l’ho appreso da pubblicazioni post-laurea come il pignone e il giacosa.
    In base a questo e ad altre cose minori mi sono fatto un’idea a riguardo e credo che nonostante l’evidenza (non ne esistono) sia una strada che ha molto potenziale.
    Credo che i giapponesi abbiano un grosso limite: la testardaggine. La difficoltà nell’ammettere di avere intrapreso una strada senza margini li limita, e credo che noi come italiani abbiamo il vantaggio del genio, del provare 100 strade per trovare quella buona.
    A mio avviso la prius e la insight sono due macchine obsolete, figlie di una teoria senza miglioramenti e anche opinabile.
    A parte una considerazione. queste macchine ibride (non ho dati, ma guardo) giocano una percentuale non risibile del risparmio sull’aerodinamica, infatti sono macchine, passami l’espressione, orrende.
    Quell’impiantistica su una macchina normale sono convinto che renderebbe la metà. Oltre ad una carrozzeria più favorevole, pneumatici stretti e marce lunghe (quando ci sono) coprono in parte il risparmio che si ha.
    Lo schema della prius, poi, secondo me è proprio una cosa abominevole. Fatto salvo l’uso in città, è una macchina che ad andature extraurbane consuma almeno quanto una vettura tradizionale avendo doti dinamiche peggiori.
    Non riesco ad associare una tecnica come queste a vetture “diverse”. Le vedo tutte dei fallimenti. Voglio una punto ibrida che non pesi 1400 kg, che abbia un’autonomia di 500 km e che non monti le ruote da 13″ larghe quattro dita.
    Ciò passa inderogabilmente per una riduzione delle batterie e una riduzione del volume del gruppo motopropulsore. Ad esempio ora fiat ha fatto il twinair. A parte che voglio provarlo, secondo me non è un gran motore sulla carta.
    Troppo voluminoso e pesante per il deficit di elasticità che (dovrebbe) comportare e per le maggiori vibrazioni che introduce. Ma ripeto voglio provarlo.
    Io fossi in FPT investirei in ua soluzione sulla flalsariga di quel che ti ho scritto sopra, avessi i soldi lo farei io.

  • # 18
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ arkanoid

    Ho un collega a Cagliari che si è occupato parecchio di frenata rigenerativa e soluzioni ibride, sicuramente è più esperto di me…
    E’ vero che le uniche due soluzioni commerciali si basano più su una “assistenza elettrica” che una vera e propria sinergia, ma di fatto penso che abbiano fatto le loro considerazioni a riguardo, anche in base all’uso reale del motore.
    La soluzione che proponi (e che rappresenta come già detto una delle due filosofie ibride) presenta da una parte degli interessanti vantaggi, ma anche molte (forse troppe) incertezze, considerando anche che le batterie risentono dei cicli di carica e scarica incompleti e pertanto in un uso nel quale esse vengano a lavorare in condizioni “disgraziate” potrebbero dare nel complesso più problemi di quelli che la soluzione ibrida proposta risolve… onestamente non saprei, ma non dimentichiamo che si tende ad usare non ciò che è migliore, ma ciò che funziona meglio, e raramente queste due cose coincidono…

    Su FPT (Fiat PowerTrain per chi non conoscesse l’acronimo) non saprei dirti, mi è capitato di conoscere qualcuno in passato ma non a livello tale da tenerci in contatto, sul CRF (Centro Ricerche Fiat) non ho informazioni, però credo che la ricerca la facciano su tante soluzioni, a prescindere da ciò che entra poi in commercio…

    Sul twinair non ho molte informazioni, non penso ci si debba aspettare prestazioni brillanti essendo un motore molto piccolo, ma da quello che sembra presenta un ottimo rapporto prestazioni/consumi… è sicuramente adatto alla 500, magari alla panda, ma su una grande punto lo vedo male… non ci si può attendere un miracolo da un motore piccolo su una macchina troppo grande per lui…

    Comunque prossimamente presenterò un po’ di materiale “di prima mano” direttamente proveniente dalla sala motori ;-)

  • # 19
    joe.vanni
     scrive: 

    Ormai i VEICOLI ELETTRICI SONO IL FUTURO. Tutti i costruttori ci lavorano anche quelli che ancora 1 anno fa erano scettici. Complice la crisi delle vendite.

    Le batterie migliorano come prestazioni e come prezzo di un 20% all’anno e inoltre committenti come Better Place hanno creato un grande mercato con cifre che attirano investimenti da giganti della chimica, della elettronica e della componentistica.
    Basti citare nomi come Dow Chemical, LG, Samsung, Bosch.

    Altre tecnologie si affacciano o si integrano con la trazione a batterie come i supercondensatori, come le fuel-cells. Interessante il prototipo ibrido della Volvo con range-exstender a fuel-cell.
    Non sottovalutiamo gli interessi della industria petrolifera e della sua rete di distribuzione, che finanzia – per ovvi motivi- trazioni alternative come l’idrogeno.

    Una bella battaglia in cui i MOTORI TRADIZIONALI hanno ancora delle buone cartuccie per giocarsela ancora per almeno dieci anni. Il nostro autore so che lavora su motori con rendimenti prossimi a quelli delle fuel cells (motori PPC, di cui certamente ci parlerà)

    Il PROBLEMA DELLE FONTI DI ENERGIA esiste, ma se affrontato in modo innovativo è risolvibile.
    Ad esempio nell’ultimo anno il fotovoltaico sta facendo dei miglioramenti incredibili. Tipo microinverter incorporati nel pannello che soppiantano gli inverter, aumentano le rese e abbassano i costi. Tipo prezzo del wafer un decimo di prima. Tipo fotovoltaico a film sottile (= basso costo) e rese vicine al 20%. Con nuovi attori, nuove tecnologie in un campo che non è più solo folclore ma attira sempre più le grandi Corporation. Il mercato è in crescita esponenziale. Ci sono almeno 4 produttori che il prossimo anno faranno una produzione di 1 gigawatt di picco.
    A certi prezzi coprire i parcheggi o i tetti di capannoni con fotovoltaico ad alta resa non avrà bisogno di contributo statale.
    Chissà tra un anno quante novità ci saranno..

  • # 20
    Florian
     scrive: 

    Ciao, la soluzione tutta elettrica dove in città diminuisce lo smog e si sposta sulle centrali credo sia difficile da realizzare. Siamo in una societa del NIMBY. Dove devono essere costruite tutte le centrali necessarie per la forte domanda di energia elettrica? Nessuno vuole le centrali vicino a casa.
    In quanto tempo verranno costruite? Con quali soldi?
    In quanto tempo verrà potenziata la rete di distribuzione elettrica? Con quali soldi?
    Per quanto tempo non ci saranno le tasse sull’energia elettrica che ci sono sulla benzina?
    Vi ricordate tutti quanto era conveniente il gasolio e metano molti anni fà quando gli utilizzatori erano pochi? Ecco il prezzo salirà con la domanda. Lo stato, mancato l’introito dai carburanti, ne metterà equivalenti tasse sull’elettrico.
    Alla fine si spenderanno sempre gli stessi €/km e il rendimento globale dell’elettrico (rendimento centrali, perdite di distribuzione, rendimento inverter, rendimento motore elettrico)sarà più basso del motore a scoppio. Si sta usando una fonte primaria di energia (petrolio) per trasformarla in un’altra con tantissimi passaggi intermedi.
    La soluzione per risparmiare rimane sempre la stessa, non consumare, usare i mezzi pubblici e avere meno fretta.
    Saluti

  • # 21
    Francesco
     scrive: 

    nella parte finale ti sei scordato di parlare dell’efficienza dei motori a scoppio e dei motori elettrici, o per parlare più terra terra dei Km al litro. Nelle macchine elettriche come la nuova chevrolet Volt tutti i problemi di cui tu parli sono stati risolti con pacchi batterie più piccoli, e con range extender, purtroppo usando ancora motori a scoppio, ma che già così raggiungono autonomie di 2 litri per 100 km, cose che le macchine odierne sognano. La Jaguare ha però già presentato un modello dove il range extender è costituito da una microturbina raggiungendo livelli di efficienza mai visti sulle 4 ruote, quindi direi che si, il motore a scoppio come utilizzato oggi è arrivato al capolinea, ogni investimento per tentare di migliorarlo è per me tempo perso

  • # 22
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ joe.vanni

    Non metto in dubbio il progresso della tecnologia delle batterie (infatti ho parlato di “tempi brevi”, che però non sono quelli dell’informatica ma dell’ingegneria, e sono ben più lunghi) ma siamo ancora lontani da una reale validità della soluzione, e non dimentichiamo che il punto cruciale del bilancio energetico resta la fonte di approvvigionamento… il fotovoltaico (del quale ho parlato ampiamente in questa stessa rubrica mesi fa) sicuramente migliora, ma invito ora come allora a riflettere sui discorsi “potenza reale vs. potenza di picco”… ripostare qui tutta quella discussione è una cosa improponibile ma invito tutti ad andarsi a leggere quegli articoli… ed alla luce di quelli si comprenderà perché 1GW di picco sono bruscolini… e nella realtà l’energia prodotta sarà una piccola percentuale di essa…

    @ Florian

    Condivido quanto dici, anche se ho sempre preferito nei miei post separare gli aspetti economici da quelli tecnici perché se i primi rappresentano il volano di sviluppo, dall’altra parte senza una reale validità tecnica di base non ha senso investire… il primo problema è quello delle emissioni e dell’uso delle risorse… se la soluzione proposta non risolve prima questo (cercando di avere un bilancio energetico potenzialmente positivo) non ha un vero futuro, costasse anche quattro soldi… e si può fare l’esempio dela bici ad assistenza pedalata del commento di Cesare… economicamente la sua è una soluzione valida, ambientalmente è solo apparentemente ecologica ma di fatto non lo è… ovviamente la tua conclusione è, per quanto un po’ utopica, una vera soluzione, anche se ha un costo in termini di comodità…

    @ Francesco

    Mi sembra che abbia letto male l’articolo… l’energia delle batterie dove la prendi?… aggiungila al computo totale e poi vediamo a quanto ammonta… ho specificato nel post l’importanza di avere una visione complessiva alla questione consumo, altrimenti sembra che le batterie nascano già cariche…

  • # 23
    Smoke.kills
     scrive: 

    Premettendo che vi leggo da sempre,anche se per mio carattere mi astengo dal partecipare alle discussioni. Colgo l’occasione per complimentarmi con Simone Serra, per gli ottimi articoli da cui traggo spunti di riflessione, detto questo espongo il mio pensiero :)
    Motore a combustione interna o elettrico? i primi nonostante siano poco efficienti per tutti i motivi legati alla termodinamica, hanno una potenza specifica molto elevata grazie ai combustibili fossili, però ci sono ampi margini di sviluppo anche per altri tipi di combustibili meno inquinanti. A me piacerebbe vedere un bel Wankel ottimizzato come gli attuali motori a ciclo Diesel o Otto, ed alimentato a metano :)
    Motore elettrico, si ok rendimento superiore al 75% ma da cosa viene alimentato? Batterie, fuel cell?
    60 KW = 82 CV sono la potenza minima oggigiorno per spostare un veicolo di dimensioni medio-piccole
    Quanto peserebbe un motore elettrico che sviluppa tale potenza? secondo me più di un Wankel, senza contare il peso degli accumulatori (parentesi aperta sulle fuel cell). Anche se grazie alla coppia elevata anche a bassi regimi si potrebbe creare un motore con una potenza inferiore tanto quello che serve è l’accelerazione e cmq a più di 130 km/h non si dovrebbe andare.
    I motori ibridi, secondo me sono validi solo in determinate condizioni/stile di guida la toyota priuss cmq con il suo vecchio 1.5 ciclo Atkinson ibrido in condizioni ottimali arriva a 25 Km/l di benzina e non a 10km/l come qualcuno accennava, però il suo motore elettrico funziona fino a 50 Km/h poi si stacca dalla trazione,facendo intervenire quello termico, quindi ha un senso solo nell’utilizzo urbano, con tante frenate e partenze, cmq l’idea dell’ausilio dell’elettrico in aiuto al termico secondo me è una buona idea se non fosse appunto per la durata irrisoria degli accumulatori.
    Sarò cinico e scontato, ma il mio parere è che attualmente ci sia una joint venture tra multinazionali che sono intenzionate a creare un nuovo business sfruttando il fenomeno ambientalistico che ultimamente si è creato nelle masse. Il mercato che andrebbe a sostituire i combustibili classici con degli accumulatori/fuel cell sarebbe molto profittevole,sia in termini di vendite che di ricambi,spacciando il tutto come “ecologico” quando invece per costruirli si è costretti a utilizzare componenti migliaia di volte più tossici e inquinanti. Senza contare l’energia che servirebbe per ricaricare questi benedetti accumulatori se tutto il parco autovetture in Italia venisse convertito a trazione elettrica dotato di accumulatori, basterebbe l’attuale produzione di energia per soddisfarne la ricarica? Autorisposta no, (a parte le fuel cell) , e questo implicherebbe la costruzione di nuove centrali elettriche: nucleare in primis, a meno che non si voglia tappezzare tutta la superficie italiana di celle fotovoltaiche o di turbine eoliche, restando realisti. Mi ha fatto ridere la pubblicità dell’Enel dove si vede il Signore figo e tecnologico che ricarica la Smart con la corrente al distributore era più simpatico se la spina se la metteva in un altro posto :) A me fa piacere che si voglia dare una sferzata all’economia investendo in nuove realtà tecnologiche e dando spazio anche ad altre imprese di emergere, però è da ipocriti spacciare queste nuove tecnologie per pulite, perché non lo sono,si sposta solo l’inquinamento da una parte all’altra e il riciclaggio implica un ulteriore utilizzo di energia e di sostanze chimiche che poi comunque vanno smaltite… alla fine cos’è che inquina di meno? Il biometano che crea prevalentemente CO2 e H2O male che vada CO o produrre una sfilza di accumulatori al Pb NiCd o litio che sia, la loro carica e il loro smaltimento oppure le fuel cell che fanno uso di catalizzatori altrettanto tossici?
    Lasciamo poi in disparte il trasporto pubblico In Italia poco efficiente nelle grandi metropoli e inesistenti o quasi nelle province, realtà quest’ultime in cui possedere un automezzo privato è di primaria necessità,non tutti hanno il supermercato e il lavoro sotto casa. E basta a chi sponsorizza la costante ideologia di vessare ulteriormente gli automobilisti che per l’80% posseggono utilitarie di bassa cilindrata e che pagano uno sfacelo tra tassa di possesso e prezzo del carburante, con tutte le imposte e accise che ci sono sulla benzina a quest’ora dovremmo avere il nostro Scotty personale che ci teletrasporta dove vogliamo :D

  • # 24
    Thomas
     scrive: 

    Cito Jovanotti, che nella sua straordinaria canzone “salvami” dice “… i microcomputer, le trasformazioni – e noi sopra a un ferro che ha ancora i pistoni”.

    E davvero non ho bisogno di aggiungere altro.

    Non sono complottista, ma nemmeno conformista. Da piccoli sognavamo che nel 2000 le automobili avrebbero viaggiato sospese da terra… ovviamente ci sbagliavamo. Il problema non è che ci sbagliavamo semplicemente – è che ci sbagliavamo DI GROSSO. Gli studiosi del fenomeno energetico sostengono che, nell’epoca in cui viviamo, avremmo già dovuto lasciarci alle spalle tecnologie quali l’atomico e l’idrogeno: avremmo già dovuto esserci passati attraverso, e invece li stanno proponendo ora come “novità che salveranno il mondo”. Citerò ancora un gruppo musicale, i Tears For Fears: “I sogni nei quali stiamo morendo sono i migliori che abbiamo mai avuto”.

  • # 25
    Vas.ko
     scrive: 

    Attualmente la soluzione più ecologica in assoluto (well-to-wheel) sono i motori a combustione interna con bio-gas (ovvero a impatto di anidride carbonico nullo). Posto a tal proposito uno studio effettuato qui in Svizzera, per chi interessa (slide 20):

    http://a3-suisse-orientale.epfl.ch/webdav/site/a3suisseorientale/users/G08513/public/ARCH08/12_Bioenergy.pdf

    Il miglior compromesso ecologia-economia sono ancora veicoli a gas (anche di origine fossile): combustione più pulita e meno intensità di carbonio.
    L’unico problema è la mancanza di un’infrastruttura, la percezione di sicurezza da parte delle persone e il fatto che gli attuali motori a combustione interna possono essere solo convertiti, ancora mancano modelli costruiti per funtzionare a gas (e con migliore prestazioni).

  • # 26
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ smoke.kills

    Analisi che condivido… compreso il discorso sul business ecologico

    @ Thomas

    Io credo di non avere nulla da commentare sulle parole di jovanotti… chi non lavora in un settore può dire e criticare eventualmente gli altri perché non sono capaci di realizzare i suoi sogni… sognare non costa niente, dire agli altri cosa fare nemmeno… farlo costa tanto, fatica, ingegno e molto sacrificio… ed alla fine rende poco per chi davvero fa… meglio cantare…

    @ Vas.ko

    Il discorso sul gas in realtà è un tantino più complicato, non ho potuto leggere il link, tanto per restare in tema era tutto il giorno in sala prove (anche se a riparare un analizzatore), non bisogna nemmeno dimenticare che il biogas non è infinito dal momento che va prodotto, non so quali siano le reali potenzialità della produzione… e comunque biogas o meno è sempre necessario migliorare il rendimento del motore per ridurre le emissioni ed i consumi

  • # 27
    arkanoid
     scrive: 

    Intanto che siamo nell’ambito della speculazione, riporto anche uno schema che inviai a quattroruote un anno fa o anche di più, in cui una fuel cell idrogeno-ossigeno lavora in circuito chiuso con una cella elettrolitica che rigenera i gas sfruttando la frenata.
    Magari è una cavolata pure questa, chissà.
    A mio avviso ci sta che più soluzioni siano globalmente valide se non prese singolarmente.

  • # 28
    Phaser
     scrive: 

    Una domanda, ma sfruttare il metanolo (alcool) come fanno in SudAmerica? Il ciclo della co2 sarebbe completo, coltivi e produci ossigeno consumendo la co2. In più sfrutteremmo le aree incolte e i vecchi impianti tipo lo zuccherificio di Ferrara…
    ps: La Fiat è la maggior produttrice al mondo di motori ad alcool e flexfuel..

  • # 29
    arkanoid
     scrive: 

    Una automobile medio piccola che consumi 6 litri per 100 km che percorra 20.000 km l’anno consuma 1200 litri di benzina.
    In europa la produzione di bioetanolo può essere tra i 2500 ed i 3000 litri per ettaro l’anno (in brasile almeno il doppio grazie al clima favorevole)
    Con un ettaro ci alimenti 2 vetture, stiamo alti, tre vetture, senza contare il consumo dei mezzi agricoli che lavorano quella superficie agricola per produrre carburante (che secondo me da soli consumano una percentuale rilevante della produzione anche se l’equivalenza va fatta con il gasolio)
    Una città di provincia in cui circolano 20.000 vetture richiederebbe circa 6.500 ettari coltivati all’uopo, cioè una superficie di 65 kmq, circa un quadrato di 8×8 km puliti, diciamo 10×10 km.
    Secondo me inizia a diventare impegnativo, per non parlare del fatto che in italia è usanza che gli agricoltori vivano o di rendita dei campi o di sovvenzioni statali quando i campi producono meno del previsto.
    Io non credo che possiamo puntare su veicoli ottimizzati per il bioetanolo quando potremmo trovarci nelle condizioni di doverlo importare pagandolo salatissimo nel momento in cui per una piena o una grandinata o una siccità (o atti dolosi tipo incendi…) la produzione calasse (e non parlo dell’1%).
    E’ come per il rinnovabile, essendo fonti aleatorie non dipendenti dal volere dell’uomo e fondamentalmente non immagazzinabili dato che la produzione sarebbe comunque molto minore della richiesta, non sono molto favorevole ad uno sviluppo su larga scala in italia del mercato del bioetanolo.
    E poi il fiorire di raffinerie qua e là sarebbe un problema continuo a livello di polemica continua di una certa parte politica.

  • # 30
    Phaser
     scrive: 

    @arkanoid
    ok, però ti posso garantire che in montagna ci sono un sacco di terreni incolti dove prima seminavano grano, in più si parla di motori flexfuel dove puoi usare una qualunque miscela di etanolo e benzina quindi in caso di scarsità puoi mettere solo benzina, come sempre bisognerebbe avviare un circolo virtuoso e non fare i soliti italiani… Io ho un amico che per sfruttare questi terreni inutilizzati ha messo su un impianto fotovoltaico, non ti dico i casini con la burocrazia ma soprattutto con i vicini!

  • # 31
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ arkanoid

    Sul discorso della cella a combustibile unitamente al sistema elettrolitico non saprei dirti…

    @ Phaser

    Il problema dei biocombustibili si è già presentato… a parte zone come il Brasile dove questo si fa in larga misura con le coltivazioni di canna da zucchero, è difficile non entrare in competizione con l’agricoltura tradizionale generando problemi sulla produzione alimentare… mi pare che circa un anno fa si sia parlato in maniera preoccupante su tutti i media… e la cosa carina è stato vedere come gli ambientalisti, prima sostenitori del biofuel siano improvvisamente diventati avversi a tale soluzione…

  • # 32
    arkanoid
     scrive: 

    @phaser

    Hai un modo di vedere la cosa moooolto seplicistica.
    Partiamo dal punto n°1, la raffinazione e la distribuzione.
    Se si volesse diffondere il combustibile vegetale, sarebbe necessario mettere almeno una nuova cisterna per ogni distributore. Ciò è spesso tecnicamente impossibile per questione di spazi.
    La raffinazione porterebbe dei problemi perchè sempre di raffinazione di combustibili si tratta.
    Senza dimenticare che i motori flexifuel per poter funzionare con più combstibili non possono ottenere il migliore rendimento possbiile come se fossero progettati per funzionare solo con uno specifico combustibile.
    Non entriamo nei discorsi sul fotovoltaico, è un altro paio di maniche e in italia c’è stata un’incentivazione fuori da ogni ragionevolezza e ne pagheremo i danni negli anni a venire. Considera che ci sono anche indagini per capire se gli impianti sono tutti autorizzati correttamente, perchè ci sono leggi per tutto nel nostro paese e capire se ci sei dentro non è affatto banale.
    Non si può creare una catena produttiva per costruire automobili che a seconda di dove sono vendute possono oppure no usare un combustibile. Guarda per il GPL che casino è successo, con produttori che in pochissimi casi hanno adeguato le vetture e nella maggioranza dei casi hanno colto solo il vantaggio commerciale di poter vendere qualche macchina in più a costao zero grazie agli impianti finanziati dallo stato.
    E per il GPL c’era già una rete abbastanza ampia.

  • # 33
    Fiorilla Giuseppe
     scrive: 

    Sono Fiorilla Giuseppe ho brevettato un meccanismo a ruota libera unidirezionale e bidirezionale che applicata all’autoveicolo viene fatto girare dall’albero di trasmissione che trasforma l’energia inerziale in energia meccanica pulita inesauribile che non inquina il nostro ambiente del co2. Tale meccanismo fa muovere l’autoveicoli da trasporto autoarticolati autobus tir tren tram con un consumo di carburante di 25 km per litro con un risparmio del 90%. questo meccanismo e stato accolto dalla Commissione Europea col sito WEB “energia inerziale la Commissione Europea Penso Ecologico” Se volete visitare il Mio sito WEB energia pulita gepaf.it

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