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Problematiche di ricerca nell'uso dei biocombustibili per l'autotrazione Felice E. Corcione Istituto Motori – CNR - Naples - Italy BIO--COMBUSTIBILI PER.

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Presentazione sul tema: "Problematiche di ricerca nell'uso dei biocombustibili per l'autotrazione Felice E. Corcione Istituto Motori – CNR - Naples - Italy BIO--COMBUSTIBILI PER."— Transcript della presentazione:

1 Problematiche di ricerca nell'uso dei biocombustibili per l'autotrazione Felice E. Corcione Istituto Motori – CNR - Naples - Italy BIO--COMBUSTIBILI PER AUTOTRAZIONE: Tecnologie di Produzione e Utilizzo APAT, Roma, 23 Maggio 2008

2 Il Motore a Combustione Interna Benzina Gasolio Sintetico Bio-combustibile Gas metano GPL Idrogeno aria + comb. Scarico (CO,HC,NOx,..) Candela - Iniettore PM

3 Mercato Mondiale dellAutoveicolo USA Europa occ. Europa est GiapponeResto del mondo Milioni

4 Il principale problema: PM and NO X I motori Diesel H.D. contribuiscono significativamente ad aggravare questo problema Per minimizzarlo sono richiesti significativi miglioramenti tecnologici e nuovi combustibili Problema Ambientale

5 DGXII Auto-oil Program 1999 NOx Trasporto su strada Problema Ambientale

6 Normativa Europea AnnoCOHCHC+NOxNOxPM EU ,72-0,97-0,14 EU 2 IDI19961,00-0,70-0,08 EU 2 DI19961,00-0,90-0,10 EU ,64-0,560,500,05 EU ,50-0,300,250,025 EU ,250,05(0,13)0, Percentuale di riduzione 91% Equiv.87 % 98% Impatto della Normativa Europea sulle Emissioni dei MCI

7 Mercato Europeo del Veicolo

8 COSA FARE PER ABBATTERE LE POLVERI SOTTILI E I NOx ?

9 PER I MOTORI DIESEL EURO 3 EURO 4 FILTRAZIONE CATALIZZATA DELLO SCARICO

10 PER I MOTORI A BENZINA MOTORI I.D. Catalizzatori più efficienti

11 PROGRESSO TECNOLOGICO Tecnologia Motoristica –Sistemi di sovralimentazione e down-sizing –Common Rail ad altissima pressione di iniezione –Nuove Geometrie di Camere di Combustione –Nuove Strategie di Controllo Elettronico –EGR –Sistemi di Trattamento dello Scarico

12 COMBUSTIBILI Liquidi riformulati nella composizione Gassosi: metano, gpl, idrogeno? Bio-combustibili (esteri di colza, soia, palma, ecc.) Sintetici: GTL, BTL (by Fischer &Tropsch), DME

13 Scenario della produzione di combustibili liquidi convenzionali ed alternativi

14 POTENZIALITA DEL VEICOLO A GAS Ibrido metano-elettrico

15 I biocombustibili derivano dalla lavorazione di materie prime vegetali. Possono essere liquidi: etanolo e biodiesel o gassosi: idrogeno e biogas Quelli gassosi sono poco diffusi perché richiedono sia modifiche sostanziali ai propulsori sia alla rete di distribuzione. Quelli liquidi sono più usati soprattutto nella trazione I due combustibili proposti dallUnione Europea sono il bioetanolo per i motori ad accensione comandata e il biodiesel per i motori ad accensione per compressione. BIOCOMBUSTIBILI

16 Il bioetanolo è ottenuto dalla fermentazione degli zuccheri derivanti da qualunque materia prima vegetale che contiene zuccheri o che può essere trasformata in zuccheri, come lamido e la cellulosa. BIOETANOLO

17 Il biodiesel è prodotto da oli vegetali (girasole, colza, soia, palma), dagli oli di scarto e dal grasso animale attraverso un processo di transesterificazione. BIODIESEL

18 Il Rape Methyl Ester (RME) è lolio vegetale più ampiamente usato in Europa Il Soybean Methyl Ester (SME) è quello più usato in USA Entrambi sono noti come Fatty Acid Methyl Esters (FAME) Esempi di Biodiesel

19 Il Biodiesel è il risultato del processo di trans- esterificazione che nobilita un olio vegetale rendendolo utilizzabile nei motori moderni senza creare problemi di incompatibilità: un alcool (p.e., metanolo o etanolo) in presenza di un catalizzatore come lidrossido di sodio o di potassio rompe chimicamente la molecola dellolio in un metil- o etil-estere dellolio stesso (da usare nel motore) producendo glicerina come sottoprodotto Come si ottiene il Biodiesel?

20 Chimicamente, la trans-esterificazione è il processo che neutralizza gli acidi grassi producendo un combustibile vegetale nobilitato. Come si ottiene il Biodiesel?

21 Confronto tra le Proprietà del biodiesel e il Gasolio

22 Il processo Fischer-Tropsch, inventato dai ricercatori tedeschi F. Fischer and H. Tropsch nel 1923, è un metodo per produrre combustibili sintetici liquidi da biomasse, carbone ecc. BTL - GTL Fischer Tropsch

23 E un estere dimetilico di un combustibile fossile. E un combustibile sintetico adatto ai motori Diesel come il GPL è adatto ai motori ad accensione comandata. DME

24

25 La Politica Europea Lobiettivo dellUnione Europea è la riduzione dei gas serra (CO 2 ). La diffusione dei biocombustibili è in rapida crescita in tutto il mondo (+ 25,7% nellUnione Europea). La Commissione Europea si è impegnata a sostituire entro il 2010, il 5.75% e, entro il 2020, il 20% dei consumi per il trasporto con combustibili di origine vegetale.

26 MERCATO EUROPEO DEL BIO-DIESEL KT Source: Assobiodiesel

27 MERCATO ITALIANO BIO-DIESEL Source: Assobiodiesel KT

28 Il Bio-diesel ha una più bassa infiammabilità rispetto al gasolio, quindi è più sicuro nella gestione Sicurezza

29 ANALISI ENERGETICA ED AMBIENTALE From Well to Wheels CO 2 vs Energy Source: Well-to-Wheels Analysis by JRC, Eucar, Concawe BTL= Biomass to Liquid Fuel; GTL= Gas to Liquid Fuel; DME=Dimethyl Ether

30 Combustion Visualization Indagini di Combustione

31 Motori Monocilindrici con Accesso Ottico

32 -7° -6° -5°-4° -3° -2° -1° TDC +1° COMBUSTIONE DIESEL

33 Emissioni allo Scarico

34 BIO-DIESEL Emissioni g/kWh Gasolio100% RME CO HC NOx Particolato0.80.5

35 EFFETTI SUL MOTORE DEL BIO-DIESEL

36 Depositi carboniosi

37

38 LRME ha emissioni di HC, CO e particolato (PM) più basse LRME produce un particolato con una maggiore frazione di composti volatili e minore dry soot. Questo è favorevole a un post trattamento ossidante con catalizzatore Il maggiore contenuto di ossigeno, nella molecola del biocombustibile, è causa di maggiori emissioni di NOx CONCLUSIONI

39 Grazie per lAttenzione


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