Il calore disperso per fornire energia ai veicoli
Circa il 60 % dell’energia della combustione in un tradizionale motore a combustione interna va perduta sotto forma di calore di scarto nei gas di scarico e nel sistema di raffreddamento. Un ciclo termodinamico come il ciclo di Rankine potrebbe teoricamente essere usato per migliorare l’efficienza del motore fino al 20 %. Il ciclo di Rankine trasforma il calore in elettricità sfruttando la vaporizzazione, espansione e condensazione di un fluido di lavoro in un circuito chiuso. Il progetto NOWASTE (Engine waste heat recovery and re-use) ha sviluppato questa tecnologia per rispondere alle necessità automobilistiche senza compromettere il design e le prestazioni del veicolo. I vantaggi erano ancora maggiori se vi era l’integrazione con un gruppo propulsore ibrido o simile all’ibrido che consentiva di accumulare l’energia e usarla a richiesta. Per dimostrare la tecnologia i ricercatori hanno usato dei camion per carichi pesanti con generatori elettrici ausiliari, un Volvo e un Iveco, attendendosi un incremento complessivo dell’efficienza energetica dei veicoli compreso tra il 12 e il 15 %. I partner del progetto hanno compiuto notevoli progressi verso la progettazione, l’approvvigionamento e l’integrazione di componenti per il collaudo con i relativi banchi di prova. Essi hanno sviluppato nuovi modelli dei componenti del sistema e del sistema per la gestione termica del veicolo, e hanno progettato i componenti del ciclo di Rankine (caldaia, condensatore, espansore e pompa). Inoltre, si è ottenuta una migliore comprensione riguardante la progettazione del sistema e la sua integrazione per un impiego in veicoli per carichi pesanti. Per massimizzare i vantaggi del sistema sono stati presi in considerazione tutti gli aspetti dell’integrazione, inclusa la gestione energetica a bordo. NOWASTE è stato caratterizzato dall’elevato livello di integrazione del sistema di recupero del calore con il motore e il sistema di scarico, in particolare in condizioni transitorie e di carico parziale. I partner del progetto hanno inoltre adottato una nuova soluzione per migliorare la dispersione del calore che riduce al minimo l’impatto sulla resistenza di raffreddamento, e hanno sviluppato delle strategie di controllo innovative. Inoltre, i ricercatori hanno condotto uno studio di progettazione assistito dal computer di tutto il sistema del ciclo di Rankine organico destinato all’istallazione sul banco di prova delle due applicazioni. Questo ha portato allo sviluppo del banco di prova per uno dei veicoli e di un prototipo di sistema integrato per il secondo. Sono stati eseguiti test sperimentali dei due sistemi. Infine, il team ha condotto una stima preliminare dei costi e una valutazione della fattibilità della tecnologia. Il recupero del calore disperso nella combustione di carburanti fossili allo scopo di trasformarlo in elettricità per alimentare generatori ausiliari o gruppi propulsori ibridi potrebbe ridurre sostanzialmente il consumo di carburante per un considerevole impatto sulle emissioni. NOWASTE ha sviluppato con successo i necessari componenti e sistemi richiesti per l’utilizzo efficiente e rispettoso dell’ambiente dell’energia nel settore del trasporto su strada.
Parole chiave
Ciclo Rankine, NOWASTE, sistema recupero calore, sistema motore, gestione energetica a bordo, progettazione assistita da computer, recupero calore disperso, efficienza energetica, riduzione CO2
