Il Southwest Research Institute (SwRI) ha completato con successo lo sviluppo di un veicolo dimostrativo di Classe 8 alimentato a idrogeno, che produce bassissime emissioni di NOx
Il ruolo del motore a combustione interna a idrogeno nel settore dei trasporti
Il settore dei trasporti deve trovare soluzioni di decarbonizzazione innovative per contribuire alla lotta contro il climate change. Il motore a combustione interna a idrogeno potrebbe essere una di queste, dal momento che permette di ridurre drasticamente e rapidamente le emissioni di CO2 dei mezzi pesanti. Ecco perché negli ultimi anni diversi progetti industriali hanno iniziato a testarne la bontà con l’obiettivo di portare su strada camion, aerei o navi alimentati direttamente con il vettore, senza l’utilizzo di celle a combustibile.
Nella lista di iniziative all’avanguardia fa capolino anche il texano Southwest Research Institute che ha in questi giorni completato con successo lo sviluppo di un veicolo dimostrativo di Classe 8 alimentato a idrogeno. Realizzato come parte del suo consorzio H2-ICE, il mezzo si fa notare grazie ad un motore a idrogeno con emissioni di ossidi di azoto (NOx) estremamente basse. Si tratta di un elemento fondamentale per riuscire a portare questa tecnologia nel mercato delle innovazioni green.
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Usare l’idrogeno nei motori ICE, vantaggi e svantaggi
L’idrogeno ha un elevato numero di ottano (130, contro 125 del metano e 98-85 della benzina) e un elevato potere calorifico, due caratteristiche in grado di renderlo un carburante molto interessante per i motori a combustione interna. Non solo. Lato efficienza, i motori ad idrogeno possono arrivare ad eguagliare quella degli ICE tradizionali se opportunamente ottimizzati. Sebbene l’utilizzo del vettore H2 in un motore a combustione fu sperimentato per la prima volta addirittura nel lontano 1806, il suo sviluppo è sempre stato lento e per lo più legato a progetti dimostrativi o piccole produzioni limitate (vedi la BMW Hydrogen 7).
Il problema? Innanzitutto la necessità di mantenere l’idrogeno liquido raffreddandolo sotto i 253 gradi Celsius, per evitare che vaporizzi. Inoltre a differenza dei motori a fuel cell non si tratta di una tecnologia zero emissioni. I motori a combustione interna a idrogeno rilasciano tracce trascurabili di CO2 – in quantità prossime allo zero – a causa dall’aria ambientale e dell’olio lubrificante, ma poiché la combustione dell’H2 avviene in un’atmosfera contenente azoto e ossigeno, è possibile che porti alla formazione di ossidi di azoto, similmente ad altri combustibili ad alta temperatura, come cherosene, benzina, diesel o gas naturale.
Il progetto del consorzio H2-ICE taglia le emissioni
È a questo livello che si inserisce il lavoro dell’istituto texano. Lanciato nel novembre 2022, il consorzio H2-ICE ha riunito aziende del settore dei trasporti, tra cui produttori di motori e autocarri, fornitori di carburanti e lubrificanti, concentrandosi sulla dimostrazione del potenziale dei veicoli con motori a idrogeno. Per centrare gli obiettivi, il motore doveva raggiungere i livelli più bassi possibili di emissioni di ossido di azoto soddisfacendo la classificazione Ultra-Low NOx del CARB (California Air Resource Board) di 0,02 g/cv-ora.
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“Volevamo che il programma si allineasse alla politica sui gas serra della Fase 3 dell’Environmental Protection Agency, quindi sapevamo che la nostra tempistica era ambiziosa“, ha affermato Ryan Williams, manager della divisione Powertrain Engineering di SwRI e responsabile del programma. “È stata necessaria un’incredibile pianificazione da parte dei team di integrazione per garantire che la costruzione procedesse senza intoppi.”
Il progetto ha preso il via con la conversione di un motore a gas naturale X15N. Passato al vettore H2, il motore ha mostrato una potenza da 370 cavalli e 2.025 Nm di coppia, con un’efficienza superiore al 40% (picco del 43%). SwRI si è avvalso dell’esperienza di precedenti progetti per la riduzione delle emissioni di NOx per sviluppare un nuovo sistema di post-trattamento adattato specificatamente all’ambiente di scarico dell’idrogeno. In questo modo ha potuto ridurre i NOx a 0,008 g/cv-ora. Una novità assoluta nel settore.
