Tecniche a fluido nell’iniezione di fluidi gassosi

Le tecniche fluidiche con iniettori a elevata dinamica, in grado di garantire tempi di iniezione minimi e buona linearità, offrono una risposta molto conveniente al problema della mobilità sostenibile. In prospettiva si prevede lo sviluppo di motori mono-fuel esclusivamente a metano, con vantaggi per gli utenti in termini di riduzione del peso delle vetture e spazio disponibile rispetto alle attuali soluzioni bi-fuel.

L’automotive è e resterà uno dei settori di riferimento del comparto industriale, in relazione alla necessità di assicurare la mobilità delle persone e di permettere un’efficiente logistica nel trasporto delle merci. La mobilità di uomini e oggetti è particolarmente critica nei centri urbani, nei quali l’inquinamento può raggiungere valori elevati. Si manifesta pertanto un’attenzione crescente al tema dell’ecologia, che si affianca in modo sinergico al problema del risparmio energetico e del recupero di energia che andrebbe dispersa mediante una sua riconversione, ove possibile. Tutto questo spinge alla ricerca di soluzioni nuove e allo sviluppo di dispositivi e apparecchiature che riducano o non producano inquinamento. Il tema viene affrontato a livello internazionale, anche attraverso il monitoraggio e le azioni di vari organismi dell’Unione europea. In particolare, il tema dei trasporti, delle infrastrutture e della mobilità sostenibile è oggetto di una specifica sezione del CESE (Comitato Economico e Sociale Europeo), che è un organo consultivo che predispone pareri su questioni riguardanti l’Ue per la Commissione europea, il Consiglio dell’Unione e il Parlamento europeo. I suoi membri comprendono rappresentanti delle organizzazioni della società civile di tutta Europa, tra cui le imprese, i sindacati e altri gruppi di portatori di interesse. La sua funzione è quella di operare come un ponte tra le istituzioni decisionali dell’Ue e i suoi cittadini. Coerentemente col raggiungimento degli obiettivi del protocollo di Kyoto, risulta necessario lo sviluppo di una strategia europea in materia di veicoli puliti verso l’ambiente ed efficienti sul piano energetico, che risponda alle preoccupazioni per l’esaurimento degli idrocarburi fossili, le emissioni di CO2 e per l’inquinamento atmosferico. Il raggiungimento degli obiettivi di Kyoto da parte dell’Ue è stato compromesso proprio dai trasporti su strada. Pertanto, vi è attesa per l’adozione estesa di una strategia che incentivi la messa a punto di efficienti tecnologie concernenti i veicoli, come anche le forme più innovative di propulsione. È essenziale che detta strategia sia globale: non vi potrà essere, infatti, alcun progresso se l’inquinamento e le emissioni dannose verranno semplicemente trasferite dalla circolazione alla produzione di elettricità e alla fabbricazione di veicoli elettrici o se le eventuali strategie “bio” porteranno a danni ambientali quali la deforestazione estesa.

Soluzioni per la riduzione dell’inquinamento nei veicoli

Le soluzioni possibili per ridurre i residui inquinamenti e passare ad una mobilità sostenibile sono varie e anche molto differenti tra loro. Vi possono quindi essere veicoli interamente elettrici; veicoli ibridi con motori termici ed elettrici variamente combinati; veicoli con motori termici a basso inquinamento utilizzanti anche combustibili alternativi rispetto a quelli tradizionali e poco inquinanti; veicoli con cella combustibile (veicoli ad idrogeno). L’obiettivo di disporre di mezzi puliti ed efficaci dal punto di vista energetico riguarda in senso esteso i vari tipi di veicoli: autovetture, veicoli commerciali, autobus urbani ed extraurbani.

I veicoli elettrici utilizzano per la propulsione un motore elettrico e sono ricaricati con lo stesso tipo di energia. L’energia è normalmente immagazzinata in batterie che si trovano a bordo del veicolo. I veicoli elettrici potranno contribuire a contrastare alcuni problemi, come il riscaldamento globale, la dipendenza dai combustibili fossili, l’inquinamento atmosferico locale e lo stoccaggio di energia rinnovabile nelle batterie dei veicoli per mezzo di reti elettriche adeguate. I veicoli completamente elettrici appaiono quelli più promettenti per l’uso urbano, dove la richiesta di riduzione delle emissioni inquinanti e sonore è maggiore. Inoltre, nelle città è più facile accettare un’autonomia relativamente limitata data dalle batterie ed è più semplice predisporre un’infrastruttura distribuita per la ricarica. I limiti attuali sono collegati alle batterie che sono a volte ingombranti e pesanti rispetto al tipo di veicolo, dal tempo necessario alla loro ricarica, dai probabili problemi del loro smaltimento alla fine del ciclo vita, dal problema della generazione dell’energia elettrica necessaria alla ricarica. È possibile che i veicoli elettrici restino nell’immediato futuro un mercato di nicchia, in attesa di un progresso delle tecnologie delle batterie e di una riduzione dei costi. I veicoli ibridi con motori termici ed elettrici cercano di utilizzare nel modo più conveniente i vantaggi rispettivamente dei motori elettrici e di quelli termici, contrastando i limiti di ognuna delle tecnologie e realizzando veicoli con impatto limitato sull’ambiente, con ridotta emissione di inquinanti e di rumore. Vi sono molte soluzioni variamente combinate. Veicoli con motore termico a basso inquinamento possono essere realizzati nello specifico grazie all’uso di combustibili alternativi rispetto a quelli tradizionali (benzina e diesel). Questi carburanti alternativi comprendono: carburanti liquidi (LPG – Liquefied Petroelum Gas, biocarburanti) e carburanti gassosi (CNG – Compressed Natural Gas, biogas). In generale, tutti permettono di ridurre l’impatto ambientale dei trasporti stradali riducendo le emissioni di CO2 e di altri inquinanti. Naturalmente, per raggiungere in pieno la riduzione prevista degli impatti ambientali i carburanti alternativi devono essere prodotti in un modo sostenibile. Normalmente l’impiego di carburanti alternativi diversi dai biocarburanti richiede la modifica dei motori a combustione, un dispositivo speciale a bordo per lo stoccaggio del carburante e una rete di rifornimento sufficientemente estesa.

Frequentemente, per rendere più fruibile l’uso di carburanti alternativi si usano motori in grado di operare con più carburanti. Il carburante LPG è un sottoprodotto del processo di raffinazione del petrolio; la sua combustione produce meno monossido di carbonio, meno azoto e incombusti rispetto all’uso di benzina e diesel. I biocarburanti liquidi, come l’etanolo e il biodiesel, possono essere miscelati con i carburanti liquidi convenzionali e possono essere utilizzati, in certe proporzioni, nei motori a combustione esistenti. Miscele con alto contenuto richiedono invece la modifica del sistema di alimentazione e del motore del veicolo. I carburanti gassosi, come il CNG e i biogas, possono essere usati in motori a combustione appositamente modificati. Lo stoccaggio a bordo del veicolo richiede appositi serbatoi speciali. I veicoli bi-carburante (motori bi-fuel) o pluricarburante possono utilizzare diversi tipi di carburanti e sono stati introdotti da diversi anni per rendere utilizzabili i carburanti alternativi in assenza di stazioni di rifornimento facilmente raggiungibili. I veicoli con cella combustibile si basano su una produzione diretta di energia elettrica che avviene all’interno di una apposita cella elettrochimica, con una reazione tra idrogeno e ossigeno. Il prodotto finale emesso nell’atmosfera è del vapore acqueo, non inquinante. Finora hanno avuto solo poche applicazioni, per una certa complessità dell’impianto e per la delicatezza con cui si deve trattare l’idrogeno, altamente esplosivo.

 

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