Meno di un grammo di CO2 al km. Obiettivi del progetto biomobile.ch
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1 Il progetto biomobile.ch Meno di un grammo di CO2 al km Patrick Haas, Prof. HES Direttore del progetto : Michel Perraudin Aria Nuova Autodromo di Monza Dal 11 al 14 giugno 2009 Obiettivi del progetto biomobile.ch Gli obiettivi del progetto biomobile.ch sono : 1) Sfruttare delle tecnologie 2) Valutare i limiti della mobilità ecologica 3) Sviluppare un bio-carburante per i piccoli motori non diesel Tema di riflessione per i nostri studenti! P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
2 Il progetto biomobile.ch Riguarda lo studio e la realizzazione di un veicolo : 1) Mosso da un motore disponibile in commercio che funziona con una benzina prodotta al 100% da rifiuti vegetali 2) Partecipa all Eco-Maratona Shell 3) Piattaforma di prova per un mini-veicolo urbano a bassa emissione di CO2 P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 L Eco-Maratona Shell L obiettivo è di percorrere una distanza alla velocità minima di 30 km/h : - con il minor consumo possibile - con le minori emissioni di CO2 possibili Nel 2005, circa 200 team; più di 250 nel 2006 Il record : km percorsi con l equivalente di un litro di benzina RON95 P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
3 L Eco-Maratona Shell P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Prestazioni di una eco-mobile Consumo : fino a km percorsi con una quantità di energia equivalente ad un litro di benzina RON95 CO2 : Circa 1.0 g / km (media UE : 164 g CO2 / km) Emissioni di CO 2 per una distanza equivalente a un giro del circuito di Nogaro P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
4 Il progetto BioMobile.ch Il progetto biomobile.ch è un progetto della HES-SO SUPSI Con diversi partner : P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 La meccanica dei fluidi e l energetica : un attività di 100 anni all hepia P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
5 Il carburante della biomobile.ch: La bio-benzina Biocarb X41 Non è un carburante di sostituzione È un carburante equivalente alla benzina normale RON95 È prodotta al 100% da rifiuti vegetali, dunque ha avuto una prima vita (grassi vegetali) Funziona in tutti i motori a ciclo termodinamico Beau - de - Rochas (Otto) senza modificazioni (i.e. motori non Diesel) Immediatamente disponibile per un gran numero di veicoli esistenti (automobili, moto, attrezzi da giardino) P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Produzione della bio-benzina X41 Tappa 1 - Reazione chimica : Trasformazione di composti a lunghe catene in alcani ed alcheni per ottenere un bio-petrolio (non è una gassificazione come nel metodo Fischer-Tropsch) Tappa 2 - Distillazione : bio-petrolio Gas bio-benzina bio-diesel P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
6 Produzione della bio-benzina X41 Il laboratorio! P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Raffronto con il petrolio fossile : Il bio-petrolio ottenuto P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
7 Caratteristiche della bio-benzina X41 PCI (kj/kg) Densità (Kg/lt) Numero di ottano Altre Normale > 92 Un po di zolfo Un po di piombo Bio-benzina X > 90 Niente zolfo Niente piombo P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Prove con motore 1,5 1,4 1,3 puissance [KW] 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 Honda essai SP95 bio carburant Motore Honda 4 tempi 0, régime [tr/min] P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
![Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno 2009 13/34 Prove con motore 1,5 1,4 1,3 puissance [KW] 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 Honda](/docs-images/48/23828935/images/page_7.jpg "essai SP95 bio carburant Motore Honda 4 tempi 0,6 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 régime [tr/min] P. Haas, M.")
8 Quantità di gas a effetto serra GHG «GreenHouse Gas» Grammi equivalenti di CO2 emessi per la produzione di 1 MJ di energia Media Europa : GHG (g-co2 / MJ) Source Shell Formula Super Media raffinerie europee Shell Formula Diesel Plus 83 Media raffinerie europee GPL 78.3 Media raffinerie europee Gas naturale compresso 70.7 EU-NG mix Metanolo 93.8 EU-NG mix Idrogeno liquido 241 EU-mix elettrolita Idrogeno compresso 207 EU-mix elettrolita Elettricità EU-mix Etanolo 51.5 Zucchero di barbabietola europeo Ester metilico di colza 42.5 *Metodo di calcolo che tiene conto di tutti gli stati del ciclo di vita del carburante, dalla materia prima, la produzione, il trasporto, fino alla combustione. Attenzione! Il GHG dipende dal metodo di produzione! (origine dall energia utilizzata per la distillazione o la purificazione) P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Source Shell Quantità di gas a effetto serra L elettricità, l etanolo e l ester metilico di colza, come la bio-benzina X41 possono avere GHG molto bassi se l energia di produzione è rinnovabile. Bio-benzina X41 : Prodotto : Distillazione : Il carbonio è al 100% di origine vegetale Fatta con il gas del bio-petrolio ottenuto Un bilancio di CO2 molto basso e un impatto ambientale minimo Altro vantaggio : Materia prima = rifiuti (hanno avuto una prima vita!) P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
9 Il veicolo biomobile.ch Obiettivo : Attriti nulli! Peso : circa 35 kg Lunghezza : circa 3 m Velocità massima : circa 55 km/h Consumo : meno di 0.1 lt per 100 km (a 30 km/h) Carrozzeria aerodinamica Struttura in acciaio molto leggera (4.5 Kg) Motore Honda commercializzato da 1,2 kw 3 ruote, direzione e propulsione posteriori P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 L aerodinamica Tappa 1 : Modello «a mano» Esperienza Prove a bassi costi (galleria del vento piccola) Tappa 3 : Tappa 2 : Modello CAD in scala reale con tutti i componenti Scanning 3D del modello P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
10 L aerodinamica Tappa 4 : Modello di simulazione CFD (miglioramenti della geometria) Tappa 5 : Scrittura dei dati per macchine utensili e produzione di un modello in scala reale P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 L aerodinamica Tappa 6 : Prove finali in galleria del vento con un modello in scala reale. Ultime modificazioni. Grande galleria del vento dell hepia a Ginevra : - Velocità massima : 80 m/s - Sezione di prova : 1.5 x 2 x 4 m - Ventilatori : 4 x 1.4 m diametro - Potenza : 300 kw P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
11 Tappa 7 : L aerodinamica Il modello è stato utilizzato come master per la realizzazione di uno stampo per la produzione della carrozzeria. P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 La struttura - Struttura in acciaio - Peso : 4.5 Kg - Design con CAD P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
12 La struttura Per 2010 : un telaio in fibra di carbonio e alluminio per un peso di 2.5 Kg P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Il motore e la trasmissione - Motore Honda 1.2 kw 4 tempi (dal commercio) - Trasmissione a catena - Due frizioni - Ruote leggere Attriti misurati e ottimizzati su un sistema di prove (montaggio dei componenti, cuscinetti a sfera ) P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
13 Il motore e la trasmissione - Scan tridimenzionale del cilindro - Sviluppo del condotto di admmissione - Simulazione CFD - Prove su banco P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Il motore e la trasmissione Simulazione CFD P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
14 Il motore e la trasmissione Simulazione CFD P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Il motore e la trasmissione Prove su banco P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
15 L elettronica e la gestione dell energia - Sistema GPS ad alta risoluzione - Calcolo delle accelerazioni - Controllo delle forze di attrito - Gestione dell energia Dove utilizzare i 3.0 cl all ora di consumo di benzina? Discussioni animate! P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Prestazioni della biomobile.ch Forza di resistenza (attrito): ( alla velocità di 30 km/ora) Resistenza aerodinamica : Distribuzione di pressione : 1.0 N Attrito dell aria : 0.9 N Meccanica e pneumatici : Forza totale di resistenza : circa 2.0 N 3.9 N Potenza meccanica (30 km/ora): 33.3 W (0.045 CV) P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
16 Biomobile.ch all'eco-maratona Shell BioMobile.ch : È stata nel top-ten delle macchine più leggere È stata molto osservata per il suo design, la sua concezione e la sua tecnica Ha dimostrato di comportarsi molto bene in condizioni difficili (raffiche di vento) Ha dimostrato un altissima affidabilità P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Biomobile.ch all'eco-maratona Shell P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
17 Biomobile.ch all'eco-maratona Shell P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34 Grazie per la vostra attenzione! Association Biomobile.ch c/o hepia info@biomobile.ch 4, Rue de la Prairie Tel. : CH1202 Genève Fax : P. Haas, M. Perraudin Aria Nuova Monza dal 11 al 14 giugno /34
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