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PubblicatoAldo Danieli Modificato 11 anni fa
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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 AUTOTRAZIONE: Tecnologie di Produzione e Utilizzo” APAT, Roma, 23 Maggio 2008
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Il Motore a Combustione Interna
Candela - Iniettore aria + comb. Scarico (CO,HC,NOx, ..) PM Benzina Gasolio Sintetico Bio-combustibile Gas metano GPL Idrogeno
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Mercato Mondiale dell’Autoveicolo
USA Europa occ. Europa est Giappone Resto del mondo Milioni
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Problema Ambientale Il principale problema: PM and NOX
I motori Diesel H.D. contribuiscono significativamente ad aggravare questo problema Per minimizzarlo sono richiesti significativi miglioramenti tecnologici e nuovi combustibili
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DGXII Auto-oil Program
Problema Ambientale DGXII Auto-oil Program 1999 NOx Trasporto su strada
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Impatto della Normativa Europea sulle Emissioni dei MCI
Anno CO HC HC+NOx NOx PM EU 1 1992 2,72 - 0,97 0,14 EU 2 IDI 1996 1,00 0,70 0,08 EU 2 DI 0,90 0,10 EU 3 2000 0,64 0,56 0,50 0,05 EU 4 2005 0,30 0,25 0,025 EU 5 2010 (0,13) 0.0025 Percentuale di riduzione 91% Equiv.87% 98%
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Mercato Europeo del Veicolo
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COSA FARE PER ABBATTERE LE POLVERI SOTTILI E I NOx ?
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PER I MOTORI DIESEL FILTRAZIONE CATALIZZATA DELLO SCARICO EURO 3
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Catalizzatori più efficienti
PER I MOTORI A BENZINA MOTORI I.D. Catalizzatori più efficienti
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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
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COMBUSTIBILI Liquidi riformulati nella composizione
Gassosi: metano, gpl, idrogeno? Bio-combustibili (esteri di colza, soia, palma, ecc.) Sintetici: GTL, BTL (by Fischer &Tropsch), DME
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Scenario della produzione di combustibili liquidi convenzionali ed alternativi
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POTENZIALITA’ DEL VEICOLO A GAS Ibrido metano-elettrico
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BIOCOMBUSTIBILI 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 dall’Unione Europea sono il bioetanolo per i motori ad accensione comandata e il biodiesel per i motori ad accensione per compressione.
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BIOETANOLO 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 l’amido e la cellulosa.
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BIODIESEL Il biodiesel è prodotto da oli vegetali (girasole, colza, soia, palma), dagli oli di scarto e dal grasso animale attraverso un processo di transesterificazione.
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Esempi di Biodiesel Il Rape Methyl Ester (RME) è l’olio 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)
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Come si ottiene il Biodiesel?
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 l’idrossido di sodio o di potassio rompe chimicamente la molecola dell’olio in un metil- o etil-estere dell’olio stesso (da usare nel motore) producendo glicerina come sottoprodotto
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Come si ottiene il Biodiesel?
Chimicamente, la trans-esterificazione è il processo che neutralizza gli acidi grassi producendo un combustibile vegetale “nobilitato”.
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Confronto tra le Proprietà del biodiesel e il Gasolio
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BTL - GTL Fischer Tropsch
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.
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DME 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.
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DME
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La Politica Europea L’obiettivo dell’Unione Europea è la riduzione dei gas serra (CO2). La diffusione dei biocombustibili è in rapida crescita in tutto il mondo (+ 25,7% nell’Unione 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.
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MERCATO EUROPEO DEL BIO-DIESEL
KT Source: Assobiodiesel
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MERCATO ITALIANO BIO-DIESEL
KT Source: Assobiodiesel
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Sicurezza Il Bio-diesel ha una più bassa infiammabilità rispetto al gasolio, quindi è più sicuro nella gestione
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ANALISI ENERGETICA ED AMBIENTALE “From Well to Wheels” CO2 vs Energy
Source: Well-to-Wheels Analysis by JRC, Eucar, Concawe BTL= Biomass to Liquid Fuel; GTL= Gas to Liquid Fuel; DME=Dimethyl Ether
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Combustion Visualization Indagini di Combustione
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Motori Monocilindrici con Accesso Ottico
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COMBUSTIONE DIESEL -2° -3° -5° -4° -6° +1° -1° -7° TDC
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Emissioni allo Scarico
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BIO-DIESEL Emissioni g/kWh Gasolio 100% RME CO 2.5 1.9 HC 0.6 0.5 NOx
17.9 19.6 Particolato 0.8
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EFFETTI SUL MOTORE DEL BIO-DIESEL
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Depositi carboniosi
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Depositi carboniosi
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L’RME ha emissioni di HC, CO e particolato (PM) più basse
CONCLUSIONI L’RME ha emissioni di HC, CO e particolato (PM) più basse L’RME 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
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Grazie per l’Attenzione
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