MHYBUS: verso una mobilità de-carbonizzata Antonino Genovese Verona 28/05/14.

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1 MHYBUS: verso una mobilità de-carbonizzata Antonino Genovese Verona 28/05/14

2 Trasporto e gas serra La CO 2 è indicato come il principale responsabile del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici. Altri gas sono altresì considerati come inquinanti che contribuiscono al processo di riscladamento atmosferico in atto : N 2 O, CH 4 e composti fluorati HFC, PFC. Il trasporto risulta una fonte importante delle emissioni di CO2 contribuendo per 1/3 alle emissioni totali.

3 Verona 28/05/14 Le emissioni di CO2 in Italia Emissioni totali Emissioni trasporto stradale Emissioni da trasporto 1990  25.1 % 2011  29.8% 93% causato dal trasporto su gomma

4 Le emissioni di CO2 in Italia da trasporto Cosa fare per ridurre le emissioni ? Migliorare l’intensità energetica ( energia/pax-km) favorendo lo spostamento modale : - traffico privato + trasporto pubblico Minore congestione della rete e un alto tasso di occupazione dei veicoli. Migliorare le prestazioni in consumo dei mezzi ( aumento dell’efficienza del sistema di propulsione) trazione ibrida o elettrica Verona 28/05/14

5 La riduzione degli impatti ambientali causati dal trasporto decresce l’esposizione della popolazione agli inquinanti e contrasta il cambiamento climatico ed il consumo energetico. Una delle vie possibili per il raggiungimento di questi obiettivi è attraverso l’utilizzo di combustibili non-fossili o a basso contenuto di carbonio.

6 Riduzione delle emissioni di CO 2 tramite ulteriore decarbonizzazione del metano riducendo il carbonio presente nel combustibile tramite sostituzione con idrogeno. In attesa che maturino le tecnologie per un uso efficace dell’idrogeno nelle FC una nuova possibilità è offerta dalle miscele di idrogeno e metano. Queste miscele sono state spesso definite come “il ponte” grazie al quale sarà fattibile la transizione verso una economia basata sull’idrogeno In attesa che maturino le tecnologie per un uso efficace dell’idrogeno nelle FC una nuova possibilità è offerta dalle miscele di idrogeno e metano. Queste miscele sono state spesso definite come “il ponte” grazie al quale sarà fattibile la transizione verso una economia basata sull’idrogeno Verona 28/05/14 Idrometano H2 & CH4 CH 4 H2H2

7 Svantaggi dell’idrogeno : aumento della T di combustione incremento delle emissioni di NOx maggiori oneri energetici per produzione H2 Vantaggi dell’idrogeno : migliore velocità di combustione migliore efficienza della combustione riduzione delle emissioni di CO2 riduzione dei consumi energetici Quale % di H2 è preferibile ? Verona 28/05/14

8 Contro: all’aumentare dell’idrogeno nella miscela, mentre l’energia per unità di peso cresce, l’energia per unità di volume diminuisce, e quindi si riduce sia potenza massima che autonomia. Idrometano : quale formulazione ottimale (1) Verona 28/05/14

9 Idrometano : quale formulazione ottimale (2) Verona 28/05/14 Pro: un miglioramento del rendimento complessivo del motore, con conseguente riduzione dei consumi. di conseguenza, una riduzione delle emissioni di CO2 aggiuntiva (effetto leva) a quella ottenuta solo per effetto della sostituzione di carbonio con idrogeno, riducendo così i costi “energetici” della produzione dell’idrogeno da metano (qualora questo non fosse disponibile da fonte rinnovabile o da nucleare).

10 Percentuale scelta: 15% Quale % (in volume) di idrogeno ? Risultati del progetto IDROMETANO Verona 28/05/14

11 H2H2 CH 4 Verona 28/05/14

12 Messaggi CAN bus del motore Verona 28/05/14 Modifica e messa a punto del motore al banco, (ENEA, CRE Casaccia, Roma)

13 Cicli di prova Verona 28/05/14

14 5.03% riduzione teorica con 15% di H2 a parità di energia erogata Verona 28/05/14 Riduzione CO2 ed NOx

15 Verona 28/05/14 Test di omologazione per emissione e coppia (Istituto Motori CNR, Napoli)

16 CO2 e consumi Risultati al banco con ciclo ETC 7% > 5.03% Riduzione % consumi DATAFUEL CONOxPTTHCBSFCCO2 g/kWh 22/11/2011CNG0.011.44nn2.96265697 22/11/2011CH4/15%H201.41nn2.28244649 02/12/2013CH4/15%H201.58nn2.65242645 7 %8 % Verona 28/05/14 0 km 45000 km

17 Curve di coppia e potenza Risultati al banco con ciclo ETC Verona 28/05/14

18 Prove in normale esercizio a Ravenna, da gennaio 2013 a dicembre 2013

19 CO2 e consumi Risultati su strada Consumi da gennaio 2013 a settembre 2013 Kg/km Hy 0.280 kg/kmCH4 0.322 kg/km-13% Verona 28/05/14 CH4 16 MJ/kmHy 14.3 MJ/km-10%

20 CO2 Risultati su strada CH4 0.8855 kg/kmHy 0.752 kg/km-15% 28 tons di CO2 su 38500 km  - 5.6 tons CO2 Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context, WELL-TO-TANK Report Version 2c, March 2007 -7.9 % - 5.6 tons CO2  - 2.7 tons CO2 Produzione H2 da SR con emissione CO2 Verona 28/05/14

21 Conclusioni Immaginiamo di alimentare con idrogeno puro il 5% di tutti i bus a metano in circolazione Ciò significa introdurre il 5% di idrogeno (in energia) sul mercato complessivo del metano per autotrazione (95% metano, 5% idrogeno) Di conseguenza per il 5% dei veicoli (a metano) le emissioni di CO2 si riducono a zero Si riducono quindi del 5% le emissioni di CO2 (TTW) del parco circolante a metano Verona 28/05/14

22 In alternativa, aggiungiamo invece il 15% (in volume pari al 5% in energia) di idrogeno su tutti i bus a metano Si introduce sempre il 5% di idrogeno (in energia) sul mercato complessivo del metano per autotrazione La sperimentazione ci dice le emissioni “dal pozzo alla ruota” di CO2 si riducono del 7,9% La riduzione delle emissioni di CO2 è quindi del 50% maggiore rispetto al caso precedente (effetto leva = 1.5). Non solo si è “decarbonizzato”, ma si è fatto anche meglio che usando “idrogeno puro”, senza aumentare le emissioni convenzionali, a costi ridottissimi rispetto all’uso di autobus con celle a combustibile. Verona 28/05/14

23 "Questo progetto - ha dichiarato Alfredo Peri, assessore regionale ai trasporti della Regione Emilia-Romagna - ha avuto valore di apripista. È un esempio di soluzione che contrasta il cambiamento climatico e migliora la qualità dell'aria". Verona 28/05/14

24 Grazie per l’attenzione antonino.genovese@enea.it