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Energie rinnovabili, il consumo e le emissioni dei motori biodiesel

Energie rinnovabili biocarburanti

Gli sviluppi delle energie rinnovabili passano anche per lo sviluppo dei biodiesel. Diversamente dai convenzionali diesel, i biodiesel contengono ossigeno, e i ricercatori hanno dimostrato che la presenza di questo elemento è la causa della maggior parte delle più alte emissioni degli ossidi di azoto. Studenti e ricercatori hanno sviluppato un sistema avanzato per evitare che i motori diesel producano grandi quantità di ossidi di azoto quanto procedono alimentati a biodiesel. 

La produzione degli ossidi di azoto nei motori biodiesel


Gli sviluppi delle energie rinnovabili passano anche per lo sviluppo dei biodiesel. Studenti e ricercatori della Purdue University and Cummins Inc hanno sviluppato un sistema avanzato per evitare che i motori diesel producano grandi quantità di ossidi di azoto quanto procedono alimentati a biodiesel. 
I motori degli autocarri alimentati con una miscela di biodiesel e tradizionali carburante diesel riducono drasticamente le emissioni di polveri sottili e fuliggini. In ogni caso, anche i più moderni ed efficienti motori che vanno a biodiesel in determinate condizioni emettono fino al 40 per cento di ossidi di azoto e perdono in consumi anche fino al 20 per cento. "Diversamente dai convenzionali diesel, i biodiesel contengono ossigeno, e i ricercatori hanno dimostrato che la presenza di questo elemento è la causa della maggior parte delle più alte emissioni degli ossidi di azoto," ha dichiarato Gregory Shaver, un assistente professore di ingegneria meccanica. Un altro fattore chiave è la recente innovazione chiamata exhaust gas recirculation (ricircolo dei gas esausti), che reindirizza i gas di scarico nei cilindri del motore per ridurre l'inquinamento.

I ricercatori hanno scoperto che gli ossidi di azoto aumentano di molti punti percentuale nei motori equipaggiati con questa tecnologia di ricircolo dei gas di scarico rispetto ai vecchi motori che non lo facevano. In ogni caso, i nuovi motori ancora emettono quantità di ossidi di azoto minori rispetto ai vecchi. La ricerca si concentra sui bisogni di ridurre gli ossidi di azoto e il consumo di carburante. "Siamo in grado di migliorare la gestione del carburante con una miscela di biodiesel e di ridurre gli ossidi di azoto fino al livelli dei carburanti convenzionali," dichiara Shaver. "Allo stesso tempo siamo in grado di mantenere i bassi livelli di emissioni di particelle sottili rispetto ai carburanti tradizionali e di non aumentare il livello di rumore prodotto."

Un nuovo sistema di controllo per i motori biodiesel

"La gestione del carburante è ancora problematica, perché il biodiesel ha una densità di energia liberata durante la combustione del 10-12 per cento minore rispetto ai carburanti diesel tradizionali", continua Shaver. "Questo vuol dire che si ottiene una più bassa capacità di percorrenza rispetto ai carburanti tradizionali. Abbiamo migliorato l'efficienza della combustione e siamo in grado di aumentare l'autonomia di percorso, ma non arriviamo al livello dei diesel convenzionali."I ricercatori hanno sviluppato una tecnica di controllo in cui il sistema usa modelli avanzati per assestare in modo autonomo le impostazioni del motore in base alle informazioni di alcuni sensori. Gli algoritmi software usano i dati dei sensori per determinare la miscela di carburante che sta bruciando. Se il carburante cambia, il sistema identifica la nuova miscela e mette in atto dei settaggi di adattamento ai tempi di iniezione, al rapporto aria-carburante e alla quantità di gas di scarico reimmessi nei cilindri."C'è bisogno di stimare il rapporto della miscela in modo da conoscere cosa succede nel motore. La miscela è 20 per cento biodiesel e 80 per cento diesel regolare? allora dobbiamo fare qualcosa per ridurre gli ossidi di azoto ai livelli del carburante tradizionale che all'interno non ha ossigeno.""Molti modelli recenti di auto e autocarri sono già equipaggiati con entrambi i sensori di ossigeno nel loro sistemi di scarico e con moduli di controllo elettronici molto sofisticati, che rendono questa tecnica applicabile sia agli attuali che ai futuri modelli," dice Shaver.I ricercatori hanno testato ampiamente la tecnica simulando 4 miscele con 4 proporzioni diverse di biodiesel, concentrandosi su i carburanti basati sulla soia, il più comune dei biocarburanti negli Stati Uniti. Ma questo approccio potrebbe essere usato per altri tipi di carburanti e motori, compresi i motori che corrono a miscela di benzina ed etanolo.

 

 

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