Bioetanolo: dalla produzione all utilizz Centro Studi l Uomo e l Ambient Padova 200 Problematiche dell utilizzo di biocarburanti nei motori Rodolfo Taccani, Robert Radu taccani@units.it, rradu@units.it Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Trieste
Sommario Il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Utilizzo di biocarburanti nei motori Olio vegetale Biodiesel Biogas Bioetanolo Conclusioni
Il Dipartimento di Ingegneria Meccanica
1. Olio vegetale - Motori diesel: puro oppure in miscela con il gasolio - Benefici ambientali: riduzione delle emissioni di CO 2 - Problemi di funzionamento: principalmente causati dalla loro maggiore viscosità rispetto al gasolio polverizzazione dell olio nella camera di combustione
1 2 1. Olio vegetale a) combustione più Difficoltà di polverizzazione del combustibile 3 difficile: riduzione delle prestazioni, residui nella camera di combustione (iniettore - 1, fasce elastiche - 2) b) incrostazioni nelle sedi delle fasce elastiche: inquinamento dell olio lubrificante (3) polimerizzazione = depositi nel circuito di lubrificazione
1. Olio vegetale Per limitare/eliminare tali problemi - semplici accorgimenti: utilizzare gli oli vegetali in miscela con il gasolio (5 al 30 % nella stagione invernale, 30 al 70 % in quella estiva); sostituire con una frequenza maggiore l olio lubrificante; installare un circuito di preriscaldamento del combustibile al fine di ridurne la viscosità; prevedere un doppio circuito di alimentazione (gasolio ed olio vegetale). Gli oli vegetali puri sono più adatti ad essere utilizzati in motori non particolarmente sofisticati (motori industriali ed agricoli).
2. Biodiesel - Motori diesel: puro oppure in miscela con il gasolio - Benefici ambientali: riduzione opacità, PM, CO 2 Esempio: Progetto Friuli BioDiesel B25 Iveco Euro3 (ATAP-PN) - Opacità inferiore (52%), - Numero totale di particelle inferiore (anche se non è completamente chiaro l effetto del biodiesel sulla distribuzione granulometrica)
2. Biodiesel
2. Biodiesel Il biodiesel, in miscela con il gasolio fino al 30 % in volume, può essere utilizzato nella maggior parte dei motori Diesel sul mercato, senza alcuna modifica all impianto di alimentazione. L utilizzo del biodiesel puro è possibile solo su alcuni motori che lo prevedono specificatamente. I principali problemi: compatibilità con alcuni dei materiali utilizzati nel motore formazione di depositi nel sistema di iniezione diminuzione delle prestazioni e aumento dei consumi.
3. Biogas Motori ad accensione comandata: grossa cilindrata (impianti cogenerativi)
3. Biogas Motori ad accensione comandata: grossa cilindrata (impianti cogenerativi) Carburazione, miscele magre per aumentare l efficienza ed abbassare le emissioni di ossidi di azoto ed anidride carbonica
3. Biogas I principali problemi: - La variazione della composizione del biogas: controllo elettronico del carburatore - Accensione delle miscele magre impiego di sistemi di accensione particolari - Maggiore frequenza di sostituzione dell olio lubrificante: (metano 600 ore biogas 300 ore).
3. Biogas Autotrazione: utilizzo molto limitato Biogas Gas ricco di metano (contenuto sup. al 95%) Volvo S80 Bi-Fuel 1-serbatoio benzina, 2-serbatoi biogas/metano, 3- riduttore di pressione, 4-ripartitore gas, 5-iniettori gas, 6-centralina, 7-commutatore
4. Bioetanolo motori ad accensione comandata Benefici ambientali: riduzione CO 2 (combustibile rinnovabile) Valida alternativa alla benzina: può essere utilizzato puro (E100) oppure miscelato (generalmente, 85 % alcol e 15 % benzina - E85) Numero di ottano maggiore miglioramento delle prestazioni del motore, in quanto viene a diminuire il rischio della detonazione
4. Bioetanolo motori ad accensione comandata Problemi: a. vaporizzazione difficoltosa problemi nella fase di avviamento a freddo: sistemi elettrici di preriscaldamento del blocco motore b. potere calorifico ridotto (40%) aumento dei consumi: modifica del controllo dell iniezione
4. Bioetanolo motori ad accensione comandata c. corrosione: l impianto di alimentazione deve essere realizzato impiegando acciaio inox e gomme compatibili d. proprietà lubrificanti inferiori: per certi componenti (a titolo di esempio le sedi delle valvole) devono essere impiegati materiali più resistenti Oggi, comunque, tutti i motori sono predisposti per poter funzionare con benzine contenenti percentuali limitate di etanolo (fino al 5 % in volume).
4. Bioetanolo motori ad accensione comandata Flexible Fuel Vehicles (FFV) progettati per funzionare con miscele bioetanolo-benzina, nelle quali il bioetanolo è presente al massimo fino all 85 % in volume (E85) la flessibilità e, quindi, il vantaggio dei sistemi FFV consiste nella possibilità, da parte del sistema di controllo del motore, di rilevare la concentrazione di bioetanolo nel serbatoio e di ottimizzare automaticamente sia l iniezione che l accensione
4. Bioetanolo motori Diesel Il bioetanolo puro non è adatto per il funzionamento nei motori Diesel numero di cetano basso Studi effettuati già negli anni 80 hanno dimostrato che il bioetanolo, miscelato con piccole quantità di un additivo con elevato numero di cetano (cetane improver), può essere utilizzato direttamente anche nei motori Diesel Esempio: da diversi anni, l azienda svedese Scania propone alcuni modelli di veicoli commerciali pesanti, che sono ottimizzati per il funzionamento a bioetanolo
4. Bioetanolo motori Diesel Differenze fra il motore base (alimentato a gasolio): a) rapporto di compressione maggiore b) utilizzo di materiali compatibili per le guarnizioni ed i filtri c) una specifica legge di iniezione (con tempi di iniezione aumentati) d) impiego di serbatoi più capienti.
Conclusioni Il bioetanolo rappresenta una valida alternativa La scelta del biocombustibile deve essere fatta in relazione al tipo di motore e al suo impiego