L auto del futuro Il futuro dell auto. Lino Guzzella

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1 L auto del futuro Il futuro dell auto Lino Guzzella October 16, 2008

2 Denistà di veicoli (2005) Macchine per 1000 abitanti India USA I F D J UK Poland Russia Korea Brazil China GDP per capita (US $) quantità 2005: 800 mio di veicoli a livello mondiale produzione 2005: 60 mio di veicoli/anno aumento ( ): 1mio di veicoli/anno 2 Fonte: OECD/IEA (2006) October 16,

3 L inizio October 16,

4 Città di Zurigo - Inquinamento NO 2 Fonte: Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich (UGZ) October 16,

5 Incidenti stradali CH morti (assoluto) morti per milione di abitanti Fonte: upi Questa tendenza DEVE continuare ( visione zero )! October 16,

6 Scenario futuro del fabbisogno energetico Fonte: IEA October 16,

7 primary energy sources refineries, well-to-tank on-board storage + - H 2 propulsion system vehicle tank-to-wheel driving losses driving profile October 16,

8 Energia meccanica richiesta alla ruota primary energy sources reffineries, on-board storage H propulsion system vehicle driving losses driving profile October 16,

9 Profilo di guida - Norma ciclo UE v km/h Wiederholungen t s Il comportamento di guida reale è spesso più aggressivo October 16,

10 Forze di resistenza che agiscono sulla macchina v perdite aerodinamiche F b F l F r perdite di rotolamento resistenza al accelerazione October 16,

11 Energia meccanica richiesta alla ruota (ciclo UE) massa E A f c w 19'000 + m c r m 11 kj /100km forma attrito di rotolamento superficie frontale October 16,

12 Fabbisogno di energia meccanica (ciclo UE) SUV Standard Compact Eco-Car A f c w = 0.7 m 2, c r = 0.012, m = 1'500 kg 45 MJ/100km nel ciclo UE (17 tavolette di cioccolata ) October 16,

13 Convertitore di energia a bordo primary energy sources reffineries, on-board storage H propulsion system vehicle driving losses driving profile October 16,

14 Energia meccanica nell equivalente diesel ( o se il motore avesse un grado di efficienza di 100 % ) Standard Ecocar 45 MJ/100 km 1.2 l/100km diesel 0.6 l/100km diesel October 16,

15 Mappa di efficienza (motore moderno) 1 kj T coppia generata dal motore ( acceleratore ) (1-x) kj x kj n, T numero di giri ( marcia ) n October 16,

16 Sovramotorizzazione Conseguenza: le macchine con motori più piccoli hanno bisogno di meno carburante. Perché allora la gente compra spesso macchine con motori troppo potenti? massa del veicolo t m P max tempo di accelerazione da 0 a 100 km/h potenza a pieno carico 115 kw potenza per raggiungere 0 a 100 km/h in 10 s 7 kw potenza media per il ciclo UE October 16,

17 Previsione per i prossimi 10 anni Il numero di motori diesel crescerà ulteriormente (i motori diesel diventeranno puliti come i motori a combustione moderni) Aumenterà il numero di veicoli ibridi, soprattutto nei paesi benestanti I motori a combustione comandata ( DSC ) continueranno a esistere, specialmente dove i costi sono importanti La quota di motori a gas naturale aumenterà notevolmente, soprattutto in presenza di un vantaggio fiscale Crescerà il numero di veicoli elettrici e in particolare quello di plug-in hybrids Gli agro-carburanti verranno aggiunti in piccole dosi October 16,

18 E poi? Altri carburanti? Altri sistemi di propulsione? Altri veicoli? October 16,

19 Densità di energia del carburante Diesel Benzina 2 CNG H 2 1 Li-ion "Zebra" Ni/MH Pb Idrocarburi Batterie Energia allaruota/massa del portatore di energia Al netto! Unità kwh/kg October 16,

20 Confronto diesel: 190 g CO 2 /km Emissioni CO / 72 / 0 g CO 2 /km October 16,

21 Processi a monte primary energy sources reffineries, on-board storage H propulsion system vehicle driving losses driving profile October 16,

22 Confronto diesel: 190 g CO 2 /km Emissioni CO / 150 / 0 g CO 2 /km October 16,

23 Fantasticherie? m kg kg 800 kg A f c w 0.7 m m m 2 c r 0,013 0,012 0,01 η media l/100km 5.6 l/100km 2.4 l/100km October 16,

24 October 16,

25 Riassunto I veicoli economici sono le nostre migliori fonti di petrolio. La tecnica offre diverse possibilità. La scelta di una piuttosto che un altra dipende da molti fattori. La tecnica può fare tanto, ma non esiste una soluzione magica. October 16,

26 Grazie per la Vostra l attenzione! Copia dei lucidi (pdf): lguzzella@ethz.ch Sito del laboratorio: October 16, 2008