COMBUSTIBILI ALTERNATIVI: Progetti, risultati e strategie del Centro Ricerca FIAT

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1 Fuganti Antonio Trento Branch Director , Rimini Mod. 25-P02-00

2 INDEX Scenario attuale e linee di azione verso la riduzione emissioni CO 2 Road map dei carburanti alternativi Recente sviluppo: Iveco Daily idrometano Iniziative CRF vs. lo sviluppo applicazioni idrometano Conclusioni 2

3 SETTORE DEI TRASPORTI: DATI E PREVISTO UN INCREMENTO DEL TRAFFICO VEICOLARE DEL 15% ENTRO IL 2020 IL SETTORE DEI TRASPORTI PRODUCE UN CONSISTENTE SVILUPPO ECONOMICO Il fatturato è superiore ai 1000 miliardi di EURO Esso genera più del 10% del PIL dell UE Dà lavoro a più di 10 milioni di persone MA DETERMINA ANCHE UNA SERIE DI PROBLEMATICHE SICUREZZA Si assiste ad un incremento degli incidenti stradali CONGESTIONE DEL TRAFFICO Sulle strade, autostrade,.. (il costo è pari a 100 milioni di euro/anno, vicino all 1% del PIL dell UE) AMBIENTE Inquinamento atmosferico (26% delle emissioni di CO 2 ), problemi di salute, inquinamento acustico CONSUMO ENERGETICO 1/10 dell energiaenergia totale consumata (1950) 1/3 dell energia totale consumata (oggi) 3

4 APPROCCIO DI SISTEMA vs. LA RIDUZIONE DEI CONSUMI Con l obiettivo finale della riduzione consumi ed emissioni del parco circolante Fiat, il Centro Ricerche Fiat ha sviluppato un processo strutturato e sistemico, a livello veicolo, al fine di identificare il giusto mix di obiettivi tra i diversi interventi per poter giungere al miglior compromesso in termini di rapporto prestazioni/costo. Attraverso un processo di target setting & deployment e stato possibile declinare gli obiettivi di riduzione consumi/co 2 per i sottosistemi del veicolo Vehicle Fuel Energy usage MOBILE AIR CONDITIONING AERODYNAMICS TRACTION EXHAUST HEAT MASS / INERTIA LUBRICATION STARTER & RECHARGING SYSTEM TRANSMISSION TIRE ROLLING RESISTANCE POWER STEERING COOLING BRAKING Source: FGA 4

5 INDEX Scenario attuale e linee di azione verso la riduzione emissioni CO 2 Road map dei carburanti alternativi Recente sviluppo: Iveco Daily idrometano Iniziative CRF vs. lo sviluppo applicazioni idrometano Conclusioni 5

6 ROAD MAP COMBUSTIBILI ALTERNATIVI Today Tecnologia disponibile Time - 23 % di emissioni CO 2 rispetto alla benzina Opportunità per ulteriore miglioramento Metano Downsizing Turbo charging Multiair Technology Biometano Motori I. C. Idrogeno F.C. Ibridi Plug-in Puro elettrico Miscele H 2 / (bio) NG Biomethane highway EU mandatory: 10% dei combustibili per il trasporto prodotti da energia rinnovabile entro il 2020 Ulteriori - 11 % di riduzione emissioni CO 2 rispetto al metano

7 METANO COME CARBURANTE PER VEICOLI L ITALIA È IN POSIZIONE DI LEADERSHIP CNG vs Gasoline and Diesel Fuel cost per km in NEDC test cycle La tecnologia del metano è consolidata ed è l unica ad oggi che comporta significative riduzioni di CO 2. Il mercato dei veicoli CNG sta crescendo ed in particolare c è stato un forte incremento nel corso degli ultimi due anni, limitato dall insufficiente infrastruttura (stazioni di rifornimento) Costi operativi i dei veicolo a metano sono molto interessanti: : -59% vs. benzina and 35% vs. diesel La tecnologia sta evolvendo verso la compatibilità con biometano, syngas e miscele idrogeno/metano da fonti rinnovabili 7

8 METANO COME CARBURANTE PER VEICOLI HOME FILLING SYSTEM bonus In Trentino Alto Adige, il Governo locale ha supportato con un contributo l installazione del Phill System (Fuel Systems Solutions): compressore domestico per il metano. 8

9 BIOMETANO: PURIFICAZIONE ATMOSFERA ATTRAVERSO LA MOBILITA Benefici ambientali diretti: Il progressivo utilizzo del biometano favorisce la riduzione di CO 2 in atmosfera grazie alla conversione di biomasse (in particolare per i reflui zootecnici e FORSU che altrimenti emetterebbero biogas direttamente in atmosfera; opportunità per gli allevatori) Benefici i ambientali indiretti : la tecnologia presenta una potenzialità per la produzione di fertilizzanti (reflui zootecnici) che possono essere facilmente incorporati nel suolo in quantità precise (migliore omogeneità dei prodotti digeriti; iti maggiore efficienza i agronomica), riduzione delle emissioni odorose (impatto sociale) Fonte: EC Biomax project Gas Highway project 9

10 PRUDUZIONE DI BIOGAS IN EUROPA Biogas Plants - Europe L Italia è il terzo produttore in Europa di biogas In Italia, a differenza di altri stati Europei, non vi è alcun impianto di produzione di biometano (solo produzione di energia elettrica o combinata con calore) La filiera del biometano è più efficiente ma non incentivata Lo sviluppo del biometano è un opportunità per l Italia Landfill Sewage sludge. other Impianti di up-grading a biometano Produzione biogas in Europa La produzione di biogas in Europa nel 2007 è stata pari a 5901,2 ktep, 69 TWh

11 Regulation (EC) No 79/2009 (Directive 2007/46/EC) IDROMETANO : UN PONTE VERSO IL FUTURO Se al METANO si aggiunge una frazione di idrogeno si ottiene una scelta tecnologica vantaggiosa sotto diversi profili: è infatti possibile sfruttare alcune proprietà dell idrogeno per esaltare le già ottime caratteristiche ecologiche del metano, e limitare nel contempo le criticità associate all utilizzo del solo idrogeno. Tecnologia ponte, abilitante gli investimenti per l infrastruttura dell idrogeno Vantaggi ambientali: Ulteriore riduzione di emissioni di CO 2 : 11% rispetto al metano (30% H 2 ) a pari prestazioni veicolo Riduzione delle emissioni inquinanti grazie ad una combustione più completa ed efficiente (THC, CO e NOx) Applicabile su tutte le piattaforme a metano con interventi di adeguamento del sistema di controllo motore, dei materiali del sistema di alimentazione e stoccaggio 11

12 PUNTI DI FORZA DELLE MISCELE METANO-IDROGENO La tecnologia della propulsione evoluta a idrogeno - metano può offrire nei prossimi 5-15 anni un contributo rilevante alla riduzione delle emissioni dei trasporti; Basato sulle tecnologie sviluppate in ambito metano, tale approccio offre un effetto leva importante, capace di assicurare una significativa richiesta di idrogeno grazie a un parco di vetture a metano in costante crescita; Si tratta di una tecnologia trasversale, utilizzabile sulle diverse piattaforme motore, aspirate e sovralimentate, adatte sia per applicazioni su vettura sia su veicoli pesanti destinati, in ambito urbano, tipicamente al trasporto pubblico (autobus) e al servizio di raccolta rifiuti; Non è sostitutiva o alternativa alla tecnologia FC (Fuel cell) ma complementare e vista temporalmente come tecnologia ponte; al contrario, potrà sostenere invece la crescita dell infrastruttura e delle tecnologie per la produzione dell idrogeno, necessaria per abilitare la diffusione dei futuri veicoli elettrici a Fuel Cell nel lungo termine; Essa consente inoltre una forte sinergia con i carburanti da fonti quali il biometano, prodotto attraverso processi di digestione anaerobica o di gassificazione delle biomasse che, oltre ad offrire una via di valorizzazione energetica di prodotti altrimenti considerati di scarto, sono oggi caratterizzati da un impatto ambientale ( carbon footprint ) e rendimenti tra i più favorevoli. 12

13 INDEX Scenario attuale e linee di azione verso la riduzione emissioni CO 2 Road map dei carburanti alternativi Recente sviluppo: Iveco Daily idrometano Iniziative CRF vs. lo sviluppo applicazioni idrometano Conclusioni 13

14 RECENTE SVILUPPO: IVECO DAILY IDROMETANO 14

15 IVECO DAILY IDROMETANO: LINEE DI SVILUPPO l adeguamento, dei componenti di normale produzione del sistema di stoccaggio e alimentazione del gas al fine di garantire la piena compatibilità dei materiali e le tenute statiche e dinamiche anche in presenza della frazione idrogeno contenuta nella miscela. La messa a punto motore per la calibrazione dei parametri di controllo associati, così da consentire la gestione flessibile del tenore di idrogeno nella miscela (da 0% al 30% in volume), e garantire in ogni condizione di utilizzo l ottimizzazione sia delle prestazioni motore (erogazione della coppia e consumi), che l efficienza del catalizzatore 3-way per l abbattimento delle emissioni inquinanti. Lo sviluppo di un sistema info-telematico per il monitoraggio del veicolo (dati GPS; dati motore; dati consumo; elaborazione dati di riduzione emissioni CO 2 vs. versione diesel; autonomia res.) 15

16 IVECO DAILY IDROMETANO: ADEGUAMENTO MATERIALI/COMPONENTI MANTENIMENTO LAY-OUT ORIGINE SENZA IMPATTO SUI PESI ED INGOMBRI DEL VEICOLO ORIGINE 16

17 CALIBRAZIONE ED OMOLOGAZIONE (BANCO A RULLI) Il rifornimento di miscela metano-idrogeno del mezzo è stato effettuato mediante pacchi bombolari contenenti miscela certificata al 30% vol. di idrogeno. Caratterizzazione, calibrazione ed omologazione al banco a rulli per analizzare l effetto indotto dall idrogeno relativamente a: emissioni inquinanti; emissioni di CO 2 / consumi; potenza erogata. 17

18 ARCHITETTURA COMUNICAZIONE VEICOLO-CENTRALE INTERNET GSM/GPRS Service Provider CENTRALE: Memorizzazione, elaborazione e visualizzazione dati 18

19 Regulation (EC) No 79/2009 (Directive 2007/46/EC) DAILY IDROMETANO: SINTESI RISULTATI Miscelando il metano con una quantità controllata di idrogeno si ottengono benefici ulteriori in termini di riduzione di emissioni. Questo approccio non richiede una rivoluzione del sistema motore, ma solo un evoluzione evoluzione, basata sulle tecnologie di ultima generazione del motori a metano. Tecnologia abilitante all investimento t per la produzione, stoccaggio e distribuzione di idrogeno Benefici ambientali: Ulteriore riduzione di emissioni di CO 2 : 11% rispetto al metano (30% H 2 ) a pari prestazioni veicolo Riduzione delle emissioni combustione completa) THC e CO (maggiore rapporto H/C, Incremento dell efficienza del motore (maggiore velocità di combustione) 19

20 INDEX Scenario attuale e linee di azione verso la riduzione emissioni CO 2 Road map dei carburanti alternativi Recente sviluppo: Iveco Daily idrometano Iniziative CRF vs. lo sviluppo applicazioni idrometano Conclusioni 20

21 INIZIATIVE CRF PER LO SVILUPPO DELL APPLICAZIONE DELLA TECNOLOGIA DELL IDROMETANO DELLIDROMETANO Iniziativa Regione Lombardia Iniziativa i i Corridoio i Verde Autostrada del Brennero Iniziativa Comune di Trento per la raccolta rifiuti porta a porta Iniziativa Oil Free Zone della Comunità del Primiero e Vanoi Provincia di Trento 21

22 SVILUPPO DI UNA NUOVA STRATEGIA DI SISTEMA (Provincia di Trento) Attraverso la creazioni di partnership locali tra il mondo della ricerca, dell industria e la Pubblica Amministrazione, la Provincia di Trento promuove un approccio di sistema che abilita lo sviluppo Territoriale attraverso l implementazione di soluzioni innovative con impatto positivo per i cittadini e al contempo per la creazione di opportunità industriali TRENTINO AS A LAB FOR EXPERIMENTATION 22

23 OBIETTIVI DI UN PROGETTO DI SISTEMA Promuovere lo sviluppo di competenze di eccellenza locali per lo sviluppo dei combustibili da fonte rinnovabile per la MOBILITA ECOLOGICA ed aiutare ad inserire il Trentino Alto Adige nel piano strategico UE, che definisce il target del 10% di biocombustibili entro il 2020 Definire un approccio innovativo per la risoluzione dei problemi legati allo smaltimento dei reflui zootecnici e del FORSU, trasformandoli da problema ambientale in risorsa; Migliorare l immagine e l attrattiva per il turismo (progetti faro REPLICABILI: carattere di primato in uno scenario Nazionale e Internazionale); Portare alla creazione di nuove opportunità industriali (ricadute dirette ed indirette) anche attraverso sinergie ad altri settori industriali (es.: sviluppo di nuovi servizi, abilitati dalle nuove tecnologie ICT.). 23

24 APPROCCIO DI SISTEMA Elettricità Idrogeno Bio-NG Energie da fonti rinnovabili Sistemi di stoccaggio e distribuzione ib i Flotte ecologiche Server telematici Info vei o-telema atica per icoli e lo svilupp r la gesti po di serv one di fl vizi inno lotte di ovativi 24

25 INIZIATIVE CRF PER LO SVILUPPO DELL APPLICAZIONE DELLA TECNOLOGIA DELL IDROMETANO DELLIDROMETANO Iniziativa Regione Lombardia Iniziativa i i Corridoio i Verde Autostrada del Brennero Iniziativa Comune di Trento per la raccolta rifiuti porta a porta Iniziativa Oil Free Zone della Comunità del Primiero e Vanoi Provincia di Trento 25

26 AUTOSTRADA DEL BRENNERO IDROGENIZZATA Investire per la produzione di idrogeno verde prodotti da varie fonti di energia rinnovabile (idroelettrico, fotovoltaico, eolico, biomassa)) INIZIATIVA CORRIDOIO VERDE Avere la disponibilità di impianti di rifornimento di nuova generazione ogni 100 km con la disponibilità alla pompa di metano, miscele idrogeno/metano e idrogeno tra 650 km Modena e Monaco (Corridoio verde) Corridor 1: Berlin0-Palermo (2.500 km) La creazione di un corridoio con la disponibilità di idrogeno di un lunghezza di 650 km e di una larghezza di 300 km attraverso la connessione con impianti di rifornimento esterni (il primo: impianto di ALPENGAS di Bolzano) 26

27 AUTOSTRADA DEL BRENNERO IDROGENIZZATA Impiego di varie fonti di energia rinnovabile per la produzione di idrogeno lungo la A22 Source: ACEA 27

28 AUTOSTRADA DEL BRENNERO IDROGENIZZATA PRODUZIONE DI IDROGENO VERDE DA FONTI RINNOVABILI Impianto idroelettrico fluente (ore notturne) Bolzano 1000 kwh di energia idroelettrica per la produzione production of 240 Nm 3 /h di H 2 (circa 2 milioni di m3 per anno) attraverso elettrolisi: Potenzialità per una flotta così composta: ~ 75 autobus con miscele H 2 /NG o ~ 25 autobus a H 2 FC In corso Capacità di stoccaggio (350 bar): Nm 3 Progetto di sperimentazione di un furgone Iveco Daily a miscela idrogeno/metano per attività di servizio autostrada 28

29 VEICOLI AD IDROMETANO PER LA RACCOLTA RIFIUTI PORTA A PORTA Sostituzione di 5 veicoli diesel con veicoli a metano, come primo step verso la mobilità ecologica e la riduzione di emissioni acustiche L introduzione della tecnologia innovativa dell idrometano (H30) su due di questi veicoli, su piattaforma Iveco Daily La messa a punto di una sistema di rifornimento notturno di miscela metano/idrogeno attraverso l impiego della tecnologia home filling system Home filling system 29

30 VEICOLI AD IDROMETANO PER LA RACCOLTA RIFIUTI PORTA A PORTA Lo sviluppo di un sistema info-telematico innovativo per il monitoraggio dei parametri motoristici significativi e consumi e la gestione efficiente dei percorsi di raccolta rifiuti in termini di: certificazione dell'effettivo percorso eseguito confronto e revisione automatica del pianificato versus l effettuato registrazione degli svuotamenti dei contenitori (finalizzata alla futura applicazione della tariffa puntuale) miglioramento complessivo della qualità del servizio di raccolta dei rifiuti porta a porta. Sviluppo futuro: produzione di biometano dal trattamento del FORSU e dalla depurazione delle Mobilità ecologica al 100% acque Valorizzazione locale e virtuosa della parte umida dei rifiuti 30

31 A.C.S.M. Group COMUNITA PRIMIERO E VANOI PROGETTO LEGNO Il progetto OIL FREE ZONE Letame: ~ t/anno FORSU: ~ t/anno TELERISCALDAMENTO ~ 850 Kg of biong /day RAZIONALIZZAZIONE SISTEMA TERRITORIALE DISTRIBUZIONE IDRICA IDROELETTRICO Verso l indipendenza dpe de dal petrolio PROGETTO IDROGENO Le ricadute sul territorio PROGETTO BIOGAS PROGETTO BIOMETANO MOBILITA e AGRICOLTURA SOSTENIBILE PROGETTO TRENTINO PROGETTO PRIMIERO-VANOI Eco-sostenibilità (progetto FARO) Azioni partecipate da cittadini, istituzioni, scuole e imprese Trasformazione di problemi in opportunità Proposta turistica ti innovativa Innovazione nel rispetto della tradizione 31

32 A.C.S.M. Group SCENARIO PROGETTO OIL FREE ZONE (TRENTINO) ACQUA LEGNO REFLUI ZOOTECNICI Gruppo A.C.S.M. Gruppo A.C.S.M. Idroelettrico BIO-GAS H 2 ENERGIA TERMICA BIO-METANO IDRO - (BIO) METANO MOBILITA ECOLOGICA E SOSTENIBILE 32

33 INDEX Scenario attuale e linee di azione verso la riduzione emissioni CO 2 Road map dei carburanti alternativi Recente sviluppo: Iveco Daily idrometano Iniziative CRF vs. lo sviluppo applicazioni idrometano Conclusioni 33

34 CONCLUSIONI La riduzione dei consumi (emissioni CO 2 ) deve essere affrontata a livello di sistema veicolo con l obiettivo di definire il mix ottimale di interventi per poter giungere al miglior compromesso in termini di rapporto efficienza/costo; I combustibili alternativi a partire dal metano, che è già una realtà, possono contribuire in maniera determinante alla riduzione di CO 2 (è fondamentale puntare ad una forte sviluppo dell infrastruttura); La tecnologia dell idrometano può offrire nei prossimi 5-15 anni un contributo rilevante alla riduzione delle emissioni ed inoltre rappresenta un passaggio necessario per abilitare lo sviluppo dell infrastruttura dell idrogeno sul breve e medio termine e l introduzione delle Fuel cell sul lungo termine; Sulla spinta dei combustibili gassosi, anche i carburanti da fonte rinnovabile (biometano e idrogeno verde) hanno grandi opportunità di sviluppo e giocheranno un importante ruolo nel prossimo futuro (target del 10% entro il 2020); Per abilitare e promuovere lo sviluppo e l applicazione dei carburanti da fonte rinnovabile, risulta estremamente importante muoversi verso un approccio di sistema coinvolgendo tutti gli attori necessari (cittadini, Pubblica Amministrazione, aziende, mondo della ricerca). 34

35 Process Virtual Analysis and Wireless Control Preventive Safety vs. Vulnerable Road Users Application of High Performances Metallic & Composite Materials Info-telematics for Mobility and Agriculture Low Investments & Flexible Technologies Grazie Renewable Gaseous Fuels Production - Experimentation; Advanced Storage Systems Centro Ricerche Fiat Trento Branch