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Far funzionare i veicoli con il calore disperso

La combustione dei carburanti attualmente fornisce energia ai componenti elettrici di automobili e camion. Gli scienziati finanziati dall'UE stanno utilizzando materiali innovativi che fanno uso del calore disperso dai gas di scarico per fornire elettricità e ridurre le emissioni.

Tecnologie industriali

I veicoli a motore si basano sulla combustione dei carburanti fossili per il movimento e su un alternatore (che converte l'energia meccanica in energia elettrica) per l'alimentazione dei componenti di bordo. Gli scienziati finanziati dall'UE stanno lavorando a una tecnologia che sfrutti i materiali termoelettrici (TE) per fare uso del calore disperso dai gas di scarico e convertirlo in elettricità. In questo modo si ridurrebbe in una certa misura l'effetto dell'aumento dei prezzi del carburante e del maggiore consumo di elettricità delle automobili. Il progetto HEATRECAR ("Reduced energy consumption by massive thermoelectric waste heat recovery in light-duty trucks") sta sviluppando termoelementi per fornire elettricità, per i componenti di bordo o per il motopropulsore delle auto ibride elettriche. Il minore consumo di carburante a questi scopi garantisce un'importante riduzione delle emissioni. I materiali TE sono stati utilizzati in precedenza nel settore automobilistico, ma non hanno raggiunto un'efficienza di conversione ragionevole. Gli scienziati hanno affrontato il problema in due modi. Hanno selezionato il tellururo di bismuto (Bi2Te3) adatto per temperature di funzionamento più basse in un motore a diesel. Hanno inoltre ottimizzato la geometria delle superfici di trasferimento del calore per aumentare al massimo la differenza di temperatura disponibile per i moduli TE. La tecnologia è stata implementata in un prototipo di generatore TE per un camion leggero di uso comune nell'UE. Le prestazioni dei materiali TE sono aumentate di più del 20 % grazie all'uso di un mulino a biglie e, successivamente, dello spark plasma sintering. Test ciclici di guida hanno dimostrato che il sistema con generatore TE ha ridotto il consumo di carburante di circa il 2,2 % sul New European Driving Cycle (NEDC) e del 3,9 % sul ciclo Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedures (WLTP), che presenta un carico maggiore. Una maggiore produzione elettrica del generatore TE corrispondeva a una riduzione equivalente nella domanda dell'alternatore. La fattibilità tecnica di un generatore TE a base di Bi2Te3 per l'applicazione su un camion leggero a diesel è stata dimostrata con successo. Per aumentarne la facilità di immissione sul mercato, è necessario lavorare ulteriormente sulla diminuzione del costo e tenere in considerazione numerose raccomandazioni sul tipo di motore, sulle condizioni di guida e sulle proprietà dei materiali. La tecnologia HEATRECAR ha le potenzialità per diminuire in modo significativo il consumo di carburante e, di conseguenza, le emissioni di CO2, con un importante impatto socioeconomico.

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