sistemi di propulsione tradizionale

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1 I vantaggi dei veicoli a trazione elettrica rispetto ai sistemi di propulsione tradizionale La metodologia WTW per l analisi li i delle alternative, ti potenzialità e limiti iti delle tecnologie disponibili Gabriele Grea, CERTeT gabriele.grea@unibocconi.it AIEE IEFE Joint Seminar Verso l auto elettrica: prospettive incoraggianti, ma anche problemi rilevanti Università Bocconi, 2 luglio 2010

2 Temi di analisi Le alternative ai carburanti tradizionali, presente e futuro Metodologie per l analisi degli impatti energetici e ambientali Confronti fra tecnologie alternative Considerazioni finali

3 Le alternative, presente e futuro Lo schema di riferimento FONTE PRIMARIA ENERGETICA VETTORE DI DISTRIBUZIONE TECNOLOGIA DI PROPULSIONE Fonti fossili: - Petrolio - Gas naturale Fonti rinnovabili: - Biomasse - Solare, Eolico, Idroelettrico Fonte nucleare Combustibili fossili tradizionali: - Benzina - Gasolio Combustibili fossili alternativi: - Gpl - Metano Biocombustibili Elettricità Idrogeno Propulsori tradizionali: - Motori endotermici ad accensione comandata (b) - Motori endotermici ad accensione spontanea (d) Propulsori innovativi: - Propulsori ibridi (elettrici + endotermici) - Propulsori elettrici a batteria o fuel cell

4 Le alternative, presente e futuro Le dinamiche evolutive di breve periodo Quali tendenze: Evoluzione dell offerta di sistemi propulsivi tradizionali (Euro 5, Euro 6) Sviluppo di sistemi propulsivi maggiormente innovativi Una realtà in forte crescita: veicoli alimentati a gas naturale e biocarburanti rappresentano già oggi una realtà in forte crescita. I trend evolutivi i di M/L periodo: un sempre maggiore sviluppo di veicoli a propulsione elettrica Quali limiti: la dinamica effettiva dei parchi veicolari nel breve e medio periodo sarà condizionata da una serie di fattori contingenti quali l autonomia dei veicoli e la disponibilità delle reti distributive di energia e carburanti.

5 Le alternative, presente e futuro Uno sguardo in avanti L obiettivo ultimo rimane quello di raggiungere la massima diffusione per sistemi propulsivi che combinino la massima efficienza energetica e il minimo impatto ambientale. I paradigmi dell auto del futuro: fonti rinnovabili (biogas e biomasse, energia eolica, fotovoltaica, idroelettrica), vettori energetici da esse ricavabili (gas naturale, biocarburanti, energia elettrica da fonti rinnovabili e idrogeno), adeguati sistemi di propulsione innovativi (ibridi, elettrici alimentati da batterie e da celle a combustibile)

6 Metodologie per l analisi degli impatti energetici eambientali Il quadro metodologico: la metodologia Life Cycle Assessment (LCA) Definizione: metodologia di analisi che valuta un insieme di interazioni che un prodotto o un servizio ha con l'ambiente, considerando l intero ciclo di vita: dall estrazione di materie prime alla produzione, distribuzione, uso, riciclo fino alla dismissione finale. La LCA analizza gli impatti ambientali nei confronti della salute umana, della qualità dell'ecosistema e dell'impoverimento delle risorse, considerando inoltre gli impatti di carattere economico e sociale, con l obiettivo di definire un quadro completo delle interazioni con l'ambiente di un prodotto o di un servizio. Gli standard della metodologia LCA sono definiti dalle norme ISO e Due esempi di output Emissioni di gas serra per tipologia di energia LCA dei veicoli passeggeri privati Fonte: EEA Fonte: EEA

7 Metodologie per l analisi degli impatti energetici eambientali La metodologia Well To Wheel (WTW) per la LCA della mobilità privata (1) Obiettivo: scopo dell indice WTW è di rendere confrontabili tra loro diverse tecnologie propulsive e carburanti, sia dal punto di vista dell efficienza del mezzo di trasporto, sia del rendimento della tecnologia che permette di ottenere il carburante ed il vettore energetico usato per trasportarlo e/o immagazzinarlo. Nasce come indice di efficienza energetica, è utilizzato anche per analisi di carattere ambientale. Processo: l indice WTW parte dalla fonte primaria di energia (energia per la sua estrazione), considera i processi per la sue eventuali trasformazioni (ad esempio il petrolio deve essere lavorato e raffinato per essere usato sulle automobili), il costo in termini energetici per il suo trasporto,, ed infine la quantità di energia usata per muovere un auto per una determinata distanza (funzione della combinazione del carburante e della tecnologia propulsiva).

8 Metodologie per l analisi degli impatti energetici eambientali La metodologia Well To Wheel (WTW) per la LCA della mobilità privata (2) Struttura e formalizzazione: è composto da due sottoindici Well To Tank (WTT) analizza la successione delle trasformazioni e dei processi richiesti per estrarre, produrre e distribuire un carburante Tank to Wheel (TTW) analizza la fase di utilizzo del carburante in una tecnologia di propulsione WTW energetico WTW ambientale MJ t MJt WTWen WTTen * TTW km MJ f g g WTWamb WTTamb * TTW km MJ f en amb MJ km g km f

9 Metodologie per l analisi degli impatti energetici eambientali Un esempio di analisi comparativa HP di base: un veicolo virtuale, con le seguenti caratteristiche - velocità max: > 180 km/h - accelerazione > 4m/s2 - autonomia: > 600 km - massima pendenza superabile a 1 km/h: > 30% Fonte: Santarelli M., 2009

10 Confronti fra tecnologie alternative Un altra ipotesi di confronto tra livelli di emissioni di CO 2 (WTW ambientale) Ambito di riferimento: Contesto regionale (Baviera) From Future Oriented Mobility: Integrative Concepts for the Alpine Space CO 2 NeuTrAlp Kick-off Conference, September 2009

11 Confronti fra tecnologie alternative Input: il ciclo di guida effettivo (ARTEMIS) in alternativa al ciclo stimato (NEDC) Un approccio alternativo Differenziali nella misurazione: - Emissioni - Consumi Fonte: CEI CIVES, 2009

12 Risultati: Confronti fra tecnologie alternative

13 Considerazioni conclusive Un commento agli approcci esposti Le differenze nei risultati riscontrati per i tre differenti approcci sono sintetizzabili in due punti fondamentali: il mix di offerta energetica presente sul territorio condiziona l efficienza ambientale delle tecnologie innovative le caratteristiche ti dei cicli di guida effettivi, i sebbene di difficileil stima e sintesi, i permettono di apprezzare in maniera significativa l efficienza energetica e l impatto ambientale delle tecnologie pulite. Le potenzialità dell auto elettrica sono evidenti ed emergono dall analisi sotto ciascuno dei differenti approcci. Le conclusioni i esposte introducono a questo punto unulteriore elemento di attenzione per la massimizzazione degli effetti generabili con la diffusione dell auto elettrica, rappresentato dalla opportunità di individuare e valorizzare a livello territoriale gli elementi in grado di definire un modello di sviluppo efficace, ovvero: Lo sviluppo di modelli di produzione di energia elettrica in grado di valorizzare le risorse disponibili a livello locale e con una crescente attenzione allo sviluppo delle fonti rinnovabili L opportunità di individuare e incentivare ambiti di applicazione promettenti (servizi innovativi, particolari i schemi di mobilità individuale id ecollettiva) e mercati potenziali La necessità di investire in progetti per la creazione di reti efficienti ed intelligenti in grado di interfacciarsi con la mobilità elettrica

14 Fonti Santarelli M., Torchio M., Compared study of emissions and energetic balance of the different mobility systems - Fondazione Telios, Dipartimento di Energetica Politecnico di Torino, 2009 CEI CIVES, Behind the words sustainable vehicles, 2009 Future Oriented Mobility: Integrative Concepts for the Alpine Space CO2NeuTrAlp Kick-off Conference, September 2009 European Environment Energy European Commission Joint Research Centre, Life Cycle Thinking and Assessment europa eu/ Fondazione Telios CO 2 NeuTrAlp Intelligent mobility for the Alpine Space net/