Turbine a Gas e l'Ibrido Seriale

[Edolo]

Scrivo intanto qui. Poi se la cosa ha seguito sposto in Tecnologie.

Sto studiando i sistemi di abbattimento degli inquinanti nei MCI.

Tra gli sviluppi futuri mi sono imbattuto in una soluzione tipo quella della Concept Jaguar, cioè trazione elettrica con alimentazione mediante microturbogas e batteria di limitata capacità come buffer tra motore e generatore.

A livello di impatto ambientale è fantastico.

La turbina lavora (quasi) sempre a regime e praticamente te la cavi con una camera di combustione DLN e tutt'al più qualche sistema di trattamento dei gas di coda per gli NOx.

Come mai ci sono pochissimi studi delle Case su soluzioni del genere?

Senza i quasi 800 CV dovrebbe essere decisamente più semplice anche a livello impiantistico.

La limitata autonomia richiesta alle batterie contiene costo, peso ed ingombri delle stesse.

Il generatore termico è teoricamente alimentabile a metano, benzina, GPL ed etanolo (idrogeno no perché richiede combustori a fiamma diffusiva, ma poco importa). O l'uno o l'altro ovviamente: non è policombustibile.

Per l'avviamento si potrebbe pensare ad una fase transitoria a solo elettrico.

A me sembra mooolto carino.

[J-Gian]

Se non sbaglio c'era un autobus MB che usava una cosa del genere? Anche un concept Volvo è esistito.

Un problema potrebbe essere che nelle andature cittadine, rischi di produrre molta più energia del necessario ed inoltre viene difficile applicare lo start & stop.

Come si comportano questi motori alle variazioni di regime? Le seguono facilmente e con la stessa efficienza?

[Edolo]

Le turbine a gas sono paragonabili ai motori alternativi come comportamento in transitorio, sia per quanto riguarda la velocità di adeguamento del carico, sia per quanto riguarda la caduta di rendimento.

Rispetto ai motori diesel hanno lo svantaggio di un minor rendimento nominale: nelle piccole taglie stentano ad arrivare al 30% e questo potrebbe essere uno dei maggiori limiti di questo tipo di applicazioni.

Il vantaggio grosso IMHO è in termini di impatto ambientale: trattandosi di combustori operanti in regime stazionario consentono di ottenere un miglior controllo della combustione limitando pressoché a zero la formazione di incombusti (CO e HC). Inoltre utilizzando combustibili più pregiati non emettono particolato.

Ovviamente l'interesse non prescinde dal basso costo del metano rispetto ai distillati petroliferi.

Ipotizzavo un comportamento del tipo attacca e stacca della turbina, ovviamente ottimizzato in funzione della capacità della batteria e del limitato numero di on-off del generatore.

In una configurazione del genere il turbogas sarebbe soggetto a qualche rampa di avviamento (magari evitando lo spegnimento totale e mantenendo il gruppo al minimo), ma lavorerebbe per buona parte del tempo a regime.

Certo che complicazioni ne introduce di certo, non ultimi i problemi di ingombro determinati dalla combinazione batteria + turbogas + serbatoio di metano, nonostante almeno i primi due possano ridursi significativamente di taglia rispetto rispettivamente ad una elettrica e ad un diesel e, congiuntamente, rispetto ad una ibrida.

Il libro su cui sto studiando ritiene questa soluzione meno interessante dell'ibrido elettrico - fuel cells.

Boh, a me le fuel cells non stanno molto simpatiche. Troppi problemi legati alle temperature di lavoro o al combustibile utilizzato.

[J-Gian]

Concordo sui problemi delle fuel cells

Comunque in merito al bus ibrido seriale a turbina, intanto ho trovato il MB a cui accennavo, che se non ho capito male però è già fuori produzione: Ferrovie.it - Ferrovie On Line • Leggi argomento - Autobus ibridi.

Esiste anche un altro bus da 8 metri, l'Horus, prodotto peraltro da un'azienda trevigiano-bresciana: ept ecopowertechnology

C'è sia nella versione a metano che diesel, turbina da 30 kW, batterie da 60 kWh: la turbina si accende quando la carica scende al 70-75%. Può essere ricaricato anche dalla rete con caricatore da 6,6 kW.

Il motore elettrico è un asincrono trifase da 65 kW continuativi e 120 di picco a 1.800 rpm, ma il regime di rotazione può arrivare a 7.200 giri. La coppia massimaè di 650 Nm da 0 a 1.800 giri.

Altri dettagli sulle emissioni in questo PDF: http://www.anfia.it/allegati_contenuti/Presentazione%20EPT.pdf

Sono sicuro di averlo visto una volta a Vicenza, ma dal rumore ero convinto vi fosse un diesel classico...

Invece a proposito di ibrido seriale diesel con motore a scoppio, ecco come si comporta nell'utilizzo:

[braccobaldo]

ci sono già in servizio sui bus urbani

il concetto è sempre del serbatoio ad accumulo, del tutto analogo agli ibridi con il 1.3 multijet, il vantaggio lo hai sul dimensionare il motore sulla potenza media richiesta dal veicolo e non sulla massima

il problema primo è il rendimento, le microturbine a gas attualmente in commercio arrivano al massimo al 30% ed è difficile che aumentino perchè sono macchine heavy duty (il turbogas migliore al mondo arriva al 46%) RIGENERATIVE (e non un ciclo semplice come quella postata) e anche se usano soluzioni furbe come macchine radiali per la turbina ed il compressore, i cuscinetti ad aria o magnetici non sono competitivi rispetto i motori alternativi, se prendi un diesel 6 cilindri da 13l da 500cv gira come consumo specifico massimo sui 250g/kWh quindi con un rendimento minimo grossomodo del 34-35%

senza considerare l'accoppiamento con il motore e le batterie che ti uccidono il rendimento nei momenti a velocità costante

attualmente i turbogas non sono competitivi rispetto ai motori alternativi sotto ai 2000kW nemmeno per la produzione elettrica (il fiat fire in assetto cogenerativo supera abbondantemente il 90%) figuriamoci per la trazione

[Edolo]

Immaginavo un discorso del genere sui rendimenti.

Ecco perché sono considerati di maggiore interesse le applicazioni abbinate a Fuel Cells, che si spingono su rendimenti reali nell'ordine del 60%.

Come detto, ciò che mantiene un certo interesse è l'aspetto legato alle emissioni di inquinanti regolamentati.

Altra applicazione interessante potrebbe essere quella dei diesel alimentati a metano, ma onestamente ne so pochissimo.

attualmente i turbogas non sono competitivi rispetto ai motori alternativi sotto ai 2000kW nemmeno per la produzione elettrica (il fiat fire in assetto cogenerativo supera abbondantemente il 90%) figuriamoci per la trazione

Modificato 8 Settembre 2012 da Edolo

[braccobaldo]

a livello di inquinanti in realtà non hai problemi se non a livello di qualità del carburante stesso

se prendi un diesel di HC e CO ne generi già pochi e li abbatti con il catalizzatore ossidante montato prima della trappola per il particolato e ti servono per aumentare la temperatura dei gas di scarico, ossidi il particolato con l'NO2 (e quindi ti conviene produrre una discreta dose di NOx) ed infine abbatti gli NOx con il gruppo SCR che è poi la strategia adottata attualmente da tantissimi costruttori e con l'€6 la useranno tutti (tranne PSA che ossida con l'ossigeno ma cambia poco)

sul turbogas ti risparmi l'antiparticolato tutto li

Altra applicazione interessante potrebbe essere quella dei diesel alimentati a metano, ma onestamente ne so pochissimo

Modificato 8 Settembre 2012 da braccobaldo

[Edolo]

sul turbogas ti risparmi l'antiparticolato tutto li

Modificato 8 Settembre 2012 da Edolo

[braccobaldo]

Risparmi tutti si sistemi di trattamento dei gas di coda, dato che coi DLN abbatti tutto in camera di combustione.

Modificato 8 Settembre 2012 da braccobaldo

[Edolo]

Il primo è il libro di Lozza? Se sì, l'ho usato per un pezzetto del corso di Centrali Termoelettriche.

Per il corso di Motori a Combustione Interna si usa il Ferrari, ma è un corso che non ho scelto, quindi lo userò solo per farmi l'approfondimento di questo corso.

Prima e dopo ne ho usati anche molti altri, in corsi sugli impianti con turbomacchine seguiti in Italia e all'estero, spesso leggendo tutto ed il contrario di tutto.

Dopo di che, entrando nell'attività lavorativa, ho iniziato a sentire cose ancora diverse derivate da esigenze differenti da quelle percepite in ambito accademico.

Ebbene sì, cerco di analizzare pro e contro di una proposta avanzata da un costruttore, sebbene non convenzionale, mettendo in discussione le reminiscenze di nozioni apprese su libri universitari con qualche annetto sulle spalle.

Per favore evitiamo di lanciare provocazioni mascherate da consigli amichevoli.

Rispondere al tuo post senza alimentare flame mi ha preso buoni 20 minuti.

Tra un paio di giorni mi vedo sul Ferrari i numeri delle emissioni di NOx dei diesel e li confronto coi 10-20 ppm dei DLN.

Adesso torniamo on topic, che è meglio.