Ibrido turbogas

[GTVeloce 71]

Pausa lavoro e domanda agli ingegneri (che invece stanno lavorando:)):

a che punto è la tecnologia ibrida (per auto ovviamente) in cui il motore termico è una turbina a gas? Mi pare che avesse fatto qualcosa GM alcuni anni fa.

A me, che sono profano, l'idea sembra buona perché in teoria una turbina a gas è un buon sistema per fornire energia ad un alternatore. Le turbine sono relativamente piccole e leggere e lavorando a regimi abbastanza costanti (diciamo in base alla richiesta di corrente da parte del sistema elettrico) potrebbero permettere un buon controllo delle emissioni. Non so se i rendimenti sono migliori dei motori alternativi, forse sì. So che le turbine a gas costano abbastanza, ma forse anche perché non sono prodotte in grandi numeri. Ovviamente, solo per dare energia all'alternatore, e trazione totalmente elettrica.

Qualcuno sa se è una strada plausibile?

[Dodicicilindri]

Una turbina a gas di potenze comparabili con quelle richieste per l'autotrazione ha rendimenti inferiori a quelli di un classico motore a combustione interna (diesel in particolare) e costi superiori (che uniti all'ulteriore aggravio di costo per realizzare un ibrido, rendono la cosa poco conveniente). Inoltre i problemi di rumorosità sarebbero decisamente evidenti.

Ad oggi alcune case (proprio GM è tra le più attive) stanno sperimentando la stessa tecnologia ibrida, ma in questo caso l'alternatore è azionato da un classico motore a c.i. (nel caso della GM dal 1.0 3 cil., se non sbaglio).

In proposito:

Chevrolet Volt - Wikipedia, the free encyclopedia

[GTVeloce 71]

Ti ringrazio. Peraltro, leggendo al link che hai segnalato, ho trovato che i problemi erano appunto più che altro di natura economica. Se un domani le turbine venissero prodotte in gran quantità forse il loro costo scenderebbe al di sotto dei motori alternativi. Almeno "ad occhio", sembrano macchine più semplici, e più adatte a girare a regimi costanti o comunque con variazioni limitate. Quanto al rendimento, prendo atto che rendono meno dei diesel. Non pensavo.

[Dodicicilindri]

Ti ringrazio. Peraltro, leggendo al link che hai segnalato, ho trovato che i problemi erano appunto più che altro di natura economica. Se un domani le turbine venissero prodotte in gran quantità forse il loro costo scenderebbe al di sotto dei motori alternativi. Almeno "ad occhio", sembrano macchine più semplici, e più adatte a girare a regimi costanti o comunque con variazioni limitate. Quanto al rendimento, prendo atto che rendono meno dei diesel. Non pensavo.

Infatti, le T.G. sono macchine "stazionarie", adatte a funzionare per lunghi periodi al "design pont", al quale offrono il massimo del rendimento; ai carichi parziali, invece, il loro rendimento decade rapidamente.

Ad ogni modo, una TG ha un rendimento uguale o inferiore a quello di un normale motore alternativo. La necessità di dover raffreddare i gas combusti prima della turbina, e l'elevato contenuto entalpico e cinetico presente ancora allo scarico inficiano il loro rendimento.

Si tenga anche presente che una grossa percentuale del lavoro di turbina viene impiegato per azionare il compressore.

Quindi motivi di costo, non compensati da vantaggi apprezzabili, portano a preferire altre soluzioni tecniche.

[J-Gian]

Ad oggi alcune case (proprio GM è tra le più attive) stanno sperimentando la stessa tecnologia ibrida, ma in questo caso l'alternatore è azionato da un classico motore a c.i. (nel caso della GM dal 1.0 3 cil., se non sbaglio).

In proposito:

Chevrolet Volt - Wikipedia, the free encyclopedia

Lo stanno facendo anche con il 1.3 M-Jet, nello schema "ibrido parallelo"

[Dodicicilindri]

Lo stanno facendo anche con il 1.3 M-Jet, nello schema "ibrido parallelo"

Esatto, montato sulla Opel Flextreme, progettata per i mercati europei, ma che condivide la base con la Volt:

Opel Flextreme - Wikipedia, the free encyclopedia

[GTVeloce 71]

Approfitto della vostra competenza per aggiungere una domanda: se il combustibile fosse idrogeno, cambierebbe l'efficienza della turbina e del motore alternativo? Immagino che l'idrogeno non vada bene sui motori Diesel, ma che necessiti del ciclo Otto (insomma, di un'accensione comandata), che - a quanto ho capito - è meno efficiente. Ecco: in quel caso la turbina avrebbe un vantaggio o con l'idrogeno perde efficienza anche lei? Che so, temperature, pressioni...

[Dodicicilindri]

Ponendo per ipotesi che si riesca a trovare un modo efficiente per ricavare idrogeno (e oggi il bilancio energetico di un processo come l'elettrolisi è totalmente negativo, in quanto l'energia spesa per separare l'H dall'O è maggiore di quella che otteniamo bruciando quell'H), c'è da dire che il potere calorifico inferiore dell'H2 liquido è pari a 120.000 kJ/kg, contro un P.C.I. della benzina e del gasolio di circa 40.000 kJ/kg. Quindi si potrebbe ottenere in teoria maggiore potenza e minori consumi sia usando l'idrogeno per alimentare un motore alternativo che una turbina a gas. Il problema sta nel fatto che a temperatura ambiente il discorso si ribalta, essendo l'idrogeno in fase aeriforme a tale temperatura. Infatti l'idrogeno ha una densità volumetrica di energia molto bassa a temperatura ambiente, pari ad un terzo di quella del metano. Anche quando tale combustibile è immagazzinato come liquido in serbatoi criogenici o sotto pressione, la densità energetica volumetrica è minore di quella della benzina. Mettendo ciò insieme all'energia spesa per comprimere o liquefare l'idrogeno gassoso, si evince che il rendimento globale di un motore alimentato ad idrogeno è inferiore a quello di un motore alimentato a benzina. Anche per la turbina valgono le stesse considerazioni.

Edited April 2, 2008 by Dodicicilindri

[GTVeloce 71]

Sì, la questione dell'inefficienza del processo di produzione, di distribuzione e di stoccaggio dell'idrogeno un po' la conosco e so che oggi non conviene. Ma mi chiedevo, a parte questi problemi, quale fra turbina e motore alternativo sia più efficiente nel bruciare idrogeno, nel caso un domani divenisse conveniente farlo. Apprendo che è uguale e quindi accantono il mio ottimismo sulla turbina a gas. Insomma, per i cosiddetti "ibridi seriali" tanto vale tenersi i motori alternativi. Grazie per le risposte:)

[Regazzoni]

Stasera mi rileggo un attimo, ma ho l'impressione che ci sia un piccolo equivoco da qualche parte.

L'ibrido seriale è quello in cui il motore che ricarica va a regime costante di massima efficienza, mentre il motore elettrico si occupa di spingere le ruote.

L'ibrido parallelo è quello in cui sia il motore termico che quello elettrico spingono insieme le ruote (anche uno solo alla volta, ma comunque possono spingerle entrambi).

La turbina a gas è più efficiente a regimi costanti (se di dimensioni adeguate), quindi andrebbe bene per l'ibrido seriale (trascurando il problema dimensioni).

Il motore volumetrico a pistoni è più flessibile, robusto e compatto ed è adatto, infatti sia all'ibrido parallelo che all'uso senza motore elettrico (diciamo da qualcosa più di un secolo )

Ho interpretato male io quello che avete scritto o ci sono effettivamente stati dei fraintendimenti?