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The frog

Idrogeno: rendimento del motore a combustione

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L'idrogeno, si sa, e' legato alle fuel cell. Ma io mi domando perche' il rendimento di un motore a combustione interna ad idrogeno sia cosi' basso, visto che la temperatura a cui avviene la combustione e' cosi' elevata. Anni fa ci provo' infatti la BMW a realizzare un propulsore che andava a idrogeno, a combustione interna, e il rendimento di questo era dell'ordine del 7%-8%.

 

Informazioni in merito sono gradite.

 

 

Regards,

The frog

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Non sono esperto di motori a idrogeno ma, in linea generale, i motori a combustione interna sono, per antonomasia, le macchine col peggior rendimento. Un motore a benzina ha un rendimento del30-40% circa, mentre i grandi motori Diesel possono arrivare al 50-55%.

Il rendimento di un motore a combustione interna, definito in termini, globali, si può scrivere come rapporto tra la potenza meccanica in uscita misurabile sull'albero motore, e la potenza "termica" messa a disposizione dal combustibile (portata di combustibile * potere calorifico inferiore del combustibile).

Occorre tener conto delle perdite energetiche della macchina, intese come dispersioni di calore, perdite in corrispondenza degli organi di macchina (attriti e resistenze passive), eccetera...

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Non sono esperto di motori a idrogeno ma, in linea generale, i motori a combustione interna sono, per antonomasia, le macchine col peggior rendimento. Un motore a benzina ha un rendimento del30-40% circa, mentre i grandi motori Diesel possono arrivare al 50-55%.

Il rendimento di un motore a combustione interna, definito in termini, globali, si può scrivere come rapporto tra la potenza meccanica in uscita misurabile sull'albero motore, e la potenza "termica" messa a disposizione dal combustibile (portata di combustibile * potere calorifico inferiore del combustibile).

Occorre tener conto delle perdite energetiche della macchina, intese come dispersioni di calore, perdite in corrispondenza degli organi di macchina (attriti e resistenze passive), eccetera...

Grazie egredio.

 

 

Best regards a te,

The frog

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Pero' pero', se il rendimento del motore a combustione interna a idrogeno della BMW fosse davvero pari al 42% cone scritto nell'articolo, bisogna ricordare che siamo agli inizi e che dunque facilmente se sviluppato questo propulsore potrebbe portare a un rendimento pari al 50%-55%. In questo caso si risparmierebbe tutto l'aggravio di costi e di peso della fuel cell e del motore elettrico. Dunque rimane aperta la domanda: qual'era il reale rendimento del motore BMW a combustione a idrogeno?

 

 

 

Regards,

The frog

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Bè,considerando le emissioni 0 e il fatto che è solo l'elemento piu diffuso in natura direi che il rendimento è l'ultimo dei problemi per questo tipo di "combustibile"

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Bè,considerando le emissioni 0 e il fatto che è solo l'elemento piu diffuso in natura direi che il rendimento è l'ultimo dei problemi per questo tipo di "combustibile"

Sulla Terra pero' e' diffuso allo stato legato (acqua). L'idrogeno non e' una fonte di energia, non c'e' ne e' allo stato libero, bisogna produrlo. L'idrogeno e' solo un vettore di trasferimento dell'energia.

 

 

 

Regards,

The frog

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Tornando al rendimento del motore a combustione interna a idrogeno: il rendimento di un motore termico e':

 

 

eta = 1 - Tb/Ta

 

dove Tb e' la temperatura ambiente e Ta e' la temperatura d'accensione della miscela. Ora l'idrogeno ha una temperatura d'accensione di circa 500° piu' elevata rispetto a quella della miscela aria benzina o aria gasolio. Dunque un rendimento del 42% del motore a idrogeno a combustione interna non e' affatto immaginario.

 

 

 

Opinioni in merito sono gradite.

 

 

 

Regards,

The frog

Edited by The frog

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http://www.lescienze.it/news/2013/02/28/news/idrogeno_nuovo_metodo_reforming_rutenio-1532971/

 

Questa l'ho gia postata ma vi invito a leggere le ultime parole dell'articolo prima dell'immagine. "Raramente le Fuel Cell nelle applicazioni standard superano un rendimento pari al 40%".

 

Se le cose stanno cosi' e se il rendimento del motore a combustione interna a idrogeno e' del 42%, non conviene rivalutare il motore a combustione interna nel mondo dell'idrogeno, sopratutto considerando il grosso costo di una fuel cell?

 

 

 

Opinioni in merito sono gradite.

 

 

Regards,

The frog

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Tornando al rendimento del motore a combustione interna a idrogeno: il rendimento di un motore termico e':

 

 

eta = 1 - Tb/Ta

 

dove Tb e' la temperatura ambiente e Ta e' la temperatura d'accensione della miscela. Ora l'idrogeno ha una temperatura d'accensione di circa 500° piu' elevata rispetto a quella della miscela aria benzina o aria gasolio. Dunque un rendimento del 42% del motore a idrogeno a combustione interna non e' affatto immaginario.

 

 

 

Opinioni in merito sono gradite.

 

 

 

Regards,

The frog

http://www.lescienze...utenio-1532971/

 

Questa l'ho gia postata ma vi invito a leggere le ultime parole dell'articolo prima dell'immagine. "Raramente le Fuel Cell nelle applicazioni standard superano un rendimento pari al 40%".

 

Se le cose stanno cosi' e se il rendimento del motore a combustione interna a idrogeno e' del 42%, non conviene rivalutare il motore a combustione interna nel mondo dell'idrogeno, sopratutto considerando il grosso costo di una fuel cell?

 

 

 

Opinioni in merito sono gradite.

 

 

Regards,

The frog

 

La formula da te postata non c'entra col rendimento di un motore a ciclo Otto (e nemmeno Diesel), quella è la formula del ciclo Carnot, e rappresenta comunque il rendimento teorico. Quindi se le fuel cell raggiungono il 40% sono di gran lunga superiori a qualsiasi motore a combustione interna (il cui rendimento globale (termodinamico e meccanico) e reale si aggira al 25%, quando va bene).

Le fuel cell al momento hanno due problemi, il costo, risolvibile almeno in parte sia tecnicamente che politicamente e la durata, questo un problema più tecnico e più difficile da risolvere. Una fuel cell applicata ad un auto durerebbe pressappoco 20.000 km. Non conosco bene la tecnologia ma è sicuramente possibile un miglioramento nel breve termine.

Se proprio vogliamo trovare un'alternativa si potrebbe pensare (ed in effetti ci sono prototipi) ad un generatore a ciclo Stirling applicato alla trazione elettrica, qui i rendimenti globali e reali si dovrebbero aggirare al 38% e forse più, con inquinamento irrisorio, senza i costi di una fuel cell e con longevità elevata, anzi elevatissima. Sarebbe una tecnologia a portata di mano, quasi subito realizzabile e commercializzabile, ma chissà perché continuano a giocare con le auto elettriche.

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Grazie mille, egregio. In un altro forum mi hanno assicurato che comunque le scienze ha preso un abbaglio e che il rendimento delle fuel cell varia tra il 60% e l'85% se si recupera pure il calore da loro emesso.

Poi ti devo dire che mi sono documentato sul ciclo Stirling da te citato su Wikipedia, e il risultato e' che e' certamente un ciclo ad alto rendimento come tu dici, ma e' di difficile realizzazione pratica, sopratutto nel campo dell'autotrazione.

 

 

 

Best regards a te,

The frog

Edited by The frog

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Comunque se il rendimento di un motore aspirato poco poco adattato all'idrogeno e' pari al 42% cosa dire di un motore turbo con ERS? Insomma abbiamo proprio bisogno delle ingombranti e costosissime fuel cell?

 

 

 

Regards,

The frog

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