MHYBUS : verso una mobilità de-carbonizzata

1. MHYBUS: verso una mobilità de-carbonizzata Antonino Genovese

2. Trasporto e gas serra La CO2 è indicato come ilprincipaleresponsabile del riscaldamentoglobale e deicambiamenticlimatici. Altri gas sonoaltresìconsiderati come inquinantichecontribuiscono al processodiriscladamentoatmosferico in atto : N2O, CH4 e compostifluoratiHFC , PFC. Il trasportorisultaunafonteimportantedelleemissionidi CO2 contribuendo per 1/3 alleemissionitotali.

3. Le emissioni di CO2 in Italia Emissioni totali Emissioni trasporto stradale Emissioni da trasporto 1990  25.1 % 2011  29.8% 93% causato dal trasporto su gomma

4. Le emissioni di CO2 in Italia da trasporto Cosa fare per ridurre le emissioni ? • Migliorare l’intensità energetica ( energia/pax-km) favorendo lo spostamento modale : - traffico privato + trasporto pubblico • Minore congestione della rete e un alto tasso di occupazione dei veicoli. • Migliorare le prestazioni in consumo dei mezzi ( aumento dell’efficienza del sistema di propulsione) • trazione ibrida o elettrica • Decarbonizzare : utilizzo di combustibili a basso contenuto di carbonio; • Ridurre il quantitativo di carbonio ossidabile nella combustione

5. La riduzionedegliimpattiambientalicausatidaltrasportodecrescel’esposizionedellapopolazioneagliinquinanti e contrastailcambiamentoclimaticoedilconsumoenergetico. Unadelle vie possibili per ilraggiungimentodiquestiobiettivi è attraversol’utilizzodicombustibili non-fossili o a basso contenutodicarbonio.

6. Idrometano H2 & CH4 CH4 H2 In attesa che maturino le tecnologie per un uso efficace dell’idrogeno nelle FC una nuova possibilità è offerta dalle miscele di idrogeno e metano. Queste miscele sono state spesso definite come “il ponte” grazie al quale sarà fattibile la transizione verso una economia basata sull’idrogeno • Riduzionedelleemissioni di CO2 tramiteulterioredecarbonizzazione del metanoriducendoilcarboniopresentenelcombustibiletramitesostituzione con idrogeno.

7. Vantaggi dell’idrogeno : migliore velocità di combustione migliore efficienza della combustione riduzione delle emissioni di CO2 riduzione dei consumi energetici Svantaggi dell’idrogeno : aumento della T di combustione incremento delle emissioni di NOx maggiori oneri energetici per produzione H2 Quale % di H2 è preferibile ?

8. Idrometano : qualeformulazioneottimale (1) Contro: all’aumentare dell’idrogeno nella miscela, mentre l’energia per unità di peso cresce, l’energia per unità di volume diminuisce, e quindi si riduce sia potenza massima che autonomia.

9. Idrometano : qualeformulazioneottimale (2) Pro: un miglioramento del rendimento complessivo del motore, con conseguente riduzione dei consumi. di conseguenza, una riduzione delle emissioni di CO2 aggiuntiva (effetto leva) a quella ottenuta solo per effetto della sostituzione di carbonio con idrogeno, riducendo così i costi “energetici” della produzione dell’idrogeno da metano (qualora questo non fosse disponibile da fonte rinnovabile o da nucleare).

10. Quale % (in volume) di idrogeno ? Risultati del progetto IDROMETANO Percentuale scelta: 15%

11. CH4 H2

12. Messaggi CAN bus del motore Modifica e messa a punto del motore al banco, (ENEA, CRE Casaccia, Roma)

13. Ciclidiprova

14. Riduzione CO2 ed NOx 5.03% riduzione teorica con 15% di H2 a parità di energia erogata

15. Test di omologazione per emissione e coppia (Istituto Motori CNR, Napoli)

16. CO2 e consumi Risultati al banco con ciclo ETC 0 km 45000 km 8 % 7 % Riduzione % consumi 7% > 5.03%

17. Curve di coppia e potenza Risultati al banco con ciclo ETC

18. Prove in normale esercizio a Ravenna, da gennaio 2013 a dicembre 2013

19. CO2 e consumi Risultati su strada CH4 0.322 kg/km Hy 0.280 kg/km -13% Kg/km Consumi da gennaio 2013 a settembre 2013 CH4 16 MJ/km Hy14.3 MJ/km -10%

20. CO2 Risultati su strada CH4 0.8855 kg/km Hy 0.752 kg/km -15% 28 tons di CO2 su 38500 km  - 5.6 tons CO2 Produzione H2 da SR con emissione CO2 Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context, WELL-TO-TANK Report Version 2c, March 2007 -7.9 % - 5.6 tons CO2  - 2.7 tons CO2

21. Conclusioni • Immaginiamo di alimentare con idrogeno puro il 5% di tutti i bus a metano in circolazione • Ciò significa introdurre il 5% di idrogeno (in energia) sul mercato complessivo del metano per autotrazione (95% metano, 5% idrogeno) • Di conseguenza per il 5% dei veicoli (a metano) le emissioni di CO2 si riducono a zero • Si riducono quindi del 5% le emissioni di CO2 (TTW) del parco circolante a metano

22. In alternativa, aggiungiamo invece il 15% (in volume pari al 5% in energia) di idrogeno su tutti i busa metano Si introduce sempre il 5% di idrogeno (in energia) sul mercato complessivo del metano per autotrazione La sperimentazione ci dice le emissioni “dal pozzo alla ruota” di CO2 si riducono del 7,9% La riduzione delle emissioni di CO2 è quindi del 50% maggiore rispetto al caso precedente (effetto leva = 1.5). Non solo si è “decarbonizzato”, ma si è fatto anche meglio che usando “idrogeno puro”, senza aumentare le emissioni convenzionali, a costi ridottissimi rispetto all’uso di autobus con celle a combustibile.

23. "Questo progetto - ha dichiarato Alfredo Peri, assessore regionale ai trasporti della Regione Emilia-Romagna - ha avuto valore di apripista. È un esempio di soluzione che contrasta il cambiamento climatico e migliora la qualità dell'aria".

24. Grazie per l’attenzione antonino.genovese@enea.it