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Rilievo sperimentale delle prestazioni energetico-emissive dei veicoli da trasporto urbano alimentati con miscele idrogeno-metano Antonino Genovese SALONE.

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Presentazione sul tema: "Rilievo sperimentale delle prestazioni energetico-emissive dei veicoli da trasporto urbano alimentati con miscele idrogeno-metano Antonino Genovese SALONE."— Transcript della presentazione:

1 Rilievo sperimentale delle prestazioni energetico-emissive dei veicoli da trasporto urbano alimentati con miscele idrogeno-metano Antonino Genovese SALONE CENTRALE ENEA ROMA 29/04/2010 XV E.P. EMISSIONI DA TRASPORTO SU STRADA

2 Verifica delle prestazione energetiche e valutazione della riduzione dei consumi; Valutazione delle riduzioni di emissioni di CO 2 ; Analisi delle emissioni degli inquinanti sottoposti a controllo di legge ( CO, HC, NOx ); Verifica dellutilizzo su strada; Valutazione energetica sullintero ciclo di vita Obiettivi:

3 100 % CH4 90 % CH4 10 % H2 95 % CH4 5 % H2 85 % CH4 15 % H2 80 % CH4 20 % H2 75 % CH4 25 % H2 5 miscele sottoposte a test a diverse composizioni volumetriche Riferimento : Metano ( G20 99 %) Miscele in prova

4 2 veicoli utilizzati per le prove Avancity Vivacity 100 % CH 4 e H 2 -CH 4 5% 100 % CH 4 e H 2 -CH 4 5%, 10 %, 15 %, 20 %,25% Veicoli:

5 Motore MERCEDES M 906 LAG sovralimentato intercooler EEV, posteriore trasversale, raffreddato a liquido. Funzionamento accensione comandata diretta mediante 1 bobina per cilindro, iniezione elettronica multipoint, marmitta catalitica bivalente e sonda Lambda. Cilindrata totale cm 3, 6 cilindri in linea, 3 valvole per cilindro. Potenza max 170 kW a (231 CV) a giri/min. Coppia max 808 Nm (Kgm 82) a giri/min. Cambio ZF 5 HP 504 ECOMAT 4 step 5 TOPODYN a 5 marce + retromarcia. Tara 9100 kg con conducente. Portata max 8150 kg. Serbatoi gas : 4 bombole per 1280 lt sul tetto Vivacity CNG

6 Rispetto al metano, lidrogeno ha: - una maggiore velocità di combustione (fino ad 10 volte) - una minore energia di ignizione (0.02 mJ vs mJ) Quindi, laggiunta di idrogeno al metano: Aumenta la velocità di avanzamento del fronte di fiamma, aumentando così il rateo di espansione, cioè il lavoro utile Riduce la variabilità ciclica del motore, permettendo una gestione dellanticipo più precisa Riduce gli incombusti, cioè le emissioni di CO ed HC, utilizzando in modo più completo il combustibile Migliora i limiti di combustione magra ( λ > 1.5 ) riducendo le emissioni di NOx H 2 con CH 4 :

7 Laggiunta di idrogeno al metano comporta: Un miglioramento del rendimento complessivo del motore, con conseguente riduzione dei consumi. Una riduzione delle emissioni di CO 2 aggiuntiva (effetto leva) a quella ottenuta solo per effetto della sostituzione di carbonio con idrogeno. La possibilità di lavorare con miscele molto magre, con ulteriore miglioramento del rendimento. H 2 con CH 4 :

8 Stazione di rifornimento del combustibile

9 Si è utilizzata solo una delle 4 bombole costituenti il serbatoio ( le rimanenti 3 sono state chiuse) Rifornimento del veicolo a 190 bar max Svuotamento residuo dal serbatoio Rifornimento del combustibile

10 Il veicolo è stato zavorrato con sacchetti di sabbia al fine di simulare un carico passeggeri medio ed avere indicazioni maggiormente realistiche sui consumi e sulle emissioni. Carico

11 Sistema di misura Horiba OBS 1000 : Consumo, CO, CO2, HC, NOx Sistema di misura Horiba

12 Percorso di prova Casaccia Circuito di prova

13 Lunghezza : 3.8 km Velocità media : 20 km/h Velocità max : 40 km/h Durata : 730 sec Percorso di prova Casaccia

14 Braunschweig Cycle Duration: 1740 s Average speed: 22.9 km/h Maximum speed: 58.2 km/h Idling time: about 22% Driving distance: about 11 km ETC Cycle Comparison studies indicate that the ETC produces about 40% lower power output and % lower regulated emissions than the Braunschweig cycle (AB Svensk Bilprovning Motortestcenter, Report 9707, 1997). Cicli di riferimento

15 Riduzione consumi percorso urbano

16 Effetto leva ( riduzione reale/riduzione teorica) 3 – 5 volte Emissioni CO 2

17 Emissioni CO - HC

18 La regolazione dellanticipo non riesce a recuperare laumento di NOx : occorre smagrire la miscela CO e HC Emissioni NO x

19 Limiti emissione NOx

20

21 Emissione NOx - HC

22 Per ottimizzare le miscele di idrogeno metano occorre aumentare lo smagrimento del motore ( oltre 1.25 sino ad almeno ); Le emissioni di NOx sono al livello EEV anche su circuiti diversi dal ciclo ETC per miscele sino al dal 5% al 15% con riduzione dellanticipo; Le emissioni di HC e CO sono molto basse La riduzione dei consumi è evidente in seguito al migliorato rendimento del motore. Considerazioni

23 Steam reforming η = 0.76 Trasporto η = 0.9 Gas naturale η = 0.68 Riduzioni consumi WTW

24 Riduzioni emissioni CO 2 WTW

25 The MHyBus project was born as a follow up of a sequence of actions put into place by the regional Government of Emilia-Romagna, DG Mobility and Transport, intending to explore the possibilities and potentialities of the use of the blend of hydrogen and methane gas – namely: Hydro-methane - as a mean to reduce the urban pollution and CO2 emissions due to public transport. The project MHyBus - based on the partnership formed by Region Emilia- Romagna, ASTER, ENEA, ATM Ravenna - aims at taking a further steps and obtaining the authorisation necessary for one hydro-methane fuelled bus to circulate on public roads.

26 Grazie per lattenzione


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