Re: Sogno di trasporto individuale a lunga distanza di un ingegnere

[Roberto Deboni DMIsr]

On 02/02/2020 17:52, Roberto Deboni DMIsr wrote:
> Mi pare evidente che in questi anni, i motori a pistoni
> (ciclo otto e ciclo diesel) abbiano perso il loro trono di monarchi
> assoluti del settore trasporti individuali.

...snip...

> Fine introduzione, al prossimo messaggio per i dettagli.

Dunque: generatori a motori a microturbina (MGT). Si definisce
microturbina un motore a turbina
con potenze tra 25 kW e 500 kW. Sotto i 25 kW entriamo invece nel reame
delle ultramicroturbine
(UMGT).

La loro costruzione prevede:

- compressore
- combustore
- turbina
- generatore elettrico

tutto sullo stesso asse. Quindi non ci sono ingranaggi e questa e’ la
ragione per cui possono arrivare a potenze impensabili per un motore a
pistoni (la resistenza dei materiali per la meccanica dagli ingranaggi
alle bielle e manovele ha dei limiti insuperabili – quando le masse sono
un fattore limitante - ben piu’ bassi della capacita’ di controllo
dell’elettronica di potenza: pensate ai motori
elettrici dei TGV francesi).

Di per se, un moderno MGT non e’ piu’ grande di un comune motore a
pistoni di pari potenza
meccanica, ma per avere efficienze pari a quelle a pistoni, ha bisogno
di un complesso
scambiatore che va sotto il nome di “recuperatore”, che puo’ essere
voluminoso.

Per questa ragione, allo stato attuale della tecnologia, ragioniamo ad
una alternativa, o meglio, ad una integrazione per il Tesla Semi, cioe’
la proposta per il grosso trasporto merci della Tesla.

Divagazione: nelle citta’, ove c’e’ gente, e quindi si vuole evitare
sia inquinamento chimico che acustico (rumori), la trazione elettrica
e’ il non plus-ultra. Ma dove i veicoli viaggiano ad alta velocita’,
il tema “rumori” diventa relativo e poi l’inquinamento
e’ localizzato lontano dai pedoni (tranne ove oggi le autostrade
tagliano quartieri abitati cittadini). Quindi un veicolo elettrico
dotato di elettrogeneratore a bordo puo’ circolare silenziosamente e
senza inquinare quando entra nel traffico cittadino o entra nella
struttura del cliente di un cliente, ove fuori citta’, etc.

A cosa penso ? Direi di partire con un po’ di sano sovranismo:

<https://www.youtube.com/watch?v=yeT4b06jZ-4&feature=youtu.be>

da:

<https://www.ansaldoenergia.com/business-lines/new-units/microturbines>

ovvero di una storica azienda elettromeccanica nazionale. La Ansaldo
Energia costruisce un sistema di cogenerazione AE-T100 basato su una
microturbina da 100 kW.
Essendo concepito per una installazione stazionaria e in funzione di
scambio e recupero calore (cogenerazione), ha dimensioni significative:
lungo 2,8 metri, largo 0,9 metri ed alto 1,81 metri. Ma se togliamo la
sezione di cogenerazione e il grosso quadro di controllo di potenza (che
in un veicolo e’ gia’ presente per il controllo della batteria),
il volume, senza si dimezza, senza avere ottimizzato per gli spazi. Mi
pare ovvio che volendo installarlo su un autocarro, si puo’ dimezzare
ancora di una volta, e tutto compreso (principalmente il recuperatore)
ci sta in uno spazio 1,5 metricubi, spazio sicuramente ricavabile in un
grosso veicolo per il trasporto merci, specialmente
considerando che non ha piu’ un motore a pistoni.

Quindi possiamo pensare ad un Tesla Semi “base” con batteria “leggera”
intorno ai 100 km di autonomia, che permette di fare tutte le operazioni e
movimentazioni in citta’ ovvero a destinazione. Un veicolo diesel
consuma energia
pari (contenuto nel gasolio) pari a circa 3 kW*h per chilometro. Un veicolo
elettrico quindi (dato che l’elettricita’ e’ praticamente gia’ quasi energia
meccanica, ovvero “convertita”) dovrebbe farcela con 1,5 kW*h per chilometro
e paer che la Tesla Semi prometta 1,15 kW*h per chilometro. Quindi per
fare 100 km ci servono da 115 kW*h a 150 kW*h di batteria.

Sul Semi va poi installato un “kit” MGT con relativo serbatoio
(ordinario se carburanti liquidi, bombola se gas) che viene attivato
una volta che il veicolo esce dalla cerchia cittadina, ottenendo quindi
una autonomia convenzionale. Tipicamente un MGT puo’ agevolmente
funzionare a cherosene – come gli aerei o a gas.
Modificare una distributore per distribuire cherosene invece che gasolio
o benzina e’ una operazione banale.
In quanto ad una rete di distributori di metano, esiste gia’, seppure
non estesa come quella dei carburanti, ma se aggiungiamo il GPL,
possiamo dire che e’ capillare.
Inoltre non vedo ragioni per cui il MGT sia di bocca buona, e possa
funzionare con kerosene e GPL, usando due serbatoi come si fa con le
auto bi-fuel. In caso di emergenza, si puo’ anche usare il distributore
del gasolio:

<https://www.powermag.com/microturbine-market-ready-to-expand/>

(ps: seguire le quattro pagine del sito o attivare print mode)

“Microturbines can operate on natural gas, LPG/propane, biogas,
associated gas, and
liquid fuels such as diesel, kerosene, and aviation fuel.”

Nell’articolo potete leggere come la tecnologia costruttiva MGT e’ in
pieno sviluppo,
quindi l’opzione veicolare e’ dietro l’angolo. Cosa aspettano ?

Qualcuno non ha aspettato:

<https://www.capstoneturbine.com/news/press-releases/detail/3556/>

quindi quasi tre anni fa, Capstone (famosa tra chi si interessa di gruppo
di cogenerazione e microturbine) ha gia’ installato una “kit” a bordo di
un autocarro per estendere l’autonomia di una batteria da 47 kW*h a
bordo di un Kenworth Class 7.

Ecco la classificazione delle classi di autocarri:

<https://en.wikipedia.org/wiki/Truck_classification#Table_of_US_GVWR_classifications>

quindi un classe 7 va da 11,8 a 15 tonnellate. Oltre si tratta di classe 8.
Il Kenworth hybrid ha un motore diesel ibrido a bordo (PACCAR 6,7 litri PX-6
da 224 kW a 2’600 rpm):

<https://www.greencarcongress.com/2008/09/kenworth-expand.html>

ma mi pare logico che terminata la sperimentazione, nel modello definitivo
diventi elettrico puro con MGT extender.

L’autocarro in questione e’ munito di refrigeratore:

“The Kenworth Class 7 work truck features a Capstone C65 microturbine
that is installed onboard and operates on compressed natural gas. The
microturbine acts as a range extender to charge an onboard 47 kWh Li-Ion
battery pack, which in turn provides power to the electric traction
motors that propel the truck. The truck is fitted with a refrigerated
box body that uses electric power to provide payload cooling while on
the road, thereby eliminating the need to operate a separate diesel
engine generator set with its associated fuel consumption and additional
emissions.”

il che aggiunge un altro vantaggio dell’elettrico: con batterie cosi’
grosse, il compressore frigorifero puo’ funzionare elettricamente,
evitando cosi’ di rovinare le notti dei cittadini che dormono quando
vicino parcheggia un trasporto frigorifero per la sosta notturna (chi
vive in periferia conosce il
problema).

I risultati della sperimentazione:

“Capstone has developed simulations to compare a microturbine-powered
hybrid electric vehicle’s fuel economy, NOx and CO2 emissions to a
conventional diesel-powered truck drivetrain operating on city and rural
delivery cycles. Simulated results for low-mileage urban delivery routes
indicate diesel equivalent truck miles-per-gallon could be as much as
three times higher for the microturbine hybrid, with a corresponding
reduction in greenhouse gas of 65 percent and a reduction of NOx by more
than 90 percent. “

Se credete che abbia finito, siete degli illusi :-) al prossimo messaggio

[Roberto Deboni DMIsr]

On 02/02/2020 17:55, Roberto Deboni DMIsr wrote:
> On 02/02/2020 17:52, Roberto Deboni DMIsr wrote:
>> Mi pare evidente che in questi anni, i motori a pistoni
>> (ciclo otto e ciclo diesel) abbiano perso il loro trono di monarchi
>> assoluti del settore trasporti individuali.
>
> ...snip...

> I risultati della sperimentazione:
>
> “Capstone has developed simulations to compare a microturbine-powered
> hybrid electric vehicle’s fuel economy, NOx and CO2 emissions to a
> conventional diesel-powered truck drivetrain operating on city and rural
> delivery cycles. Simulated results for low-mileage urban delivery routes
> indicate diesel equivalent truck miles-per-gallon could be as much as
> three times higher for the microturbine hybrid, with a corresponding
> reduction in greenhouse gas of 65 percent and a reduction of NOx by more
> than 90 percent. “
>
> Se credete che abbia finito, siete degli illusi :-) al prossimo messaggio

Capstone ha anche preceduto il mercato con le auto:

<https://newatlas.com/capstone-cmt-380-an-electric-hybrid-featuring-wind-turbines/13517/>

“Capstone Turbine Corporation has shown off its high performance hybrid
electric car, the CMT-380, at the LA Auto Show. The car features a 30kW
microturbine that extends the range of its traditional EV batteries, and
which the company likens to having an ultra-clean and quiet jet engine
under the hood. Capstone adds that the supercar, still in its test
phase, reaches 0-60mph in 3.9 seconds, has a top speed of 150mph, and a
range of up to 500 miles on a single tank of fuel - all with ultra-low
exhaust emissions that rival any hybrid on the market today.”
“Housed inside a very cool-looking Factory Five Racing GTM body, the
Capstone C30 (30kW) microturbine runs on diesel or biodiesel, and
already meets the stringent clean air requirements of the California Air
Resources Board or EPA 2010.”

“The CMT-380’s lithium-polymer battery cells can be charged at home or
at a public recharging station and, according to Capstone, the sports
car can operate on 100 percent battery power in zero emissions mode for
a range of up to 80 miles.”

“It’s claimed by the manufacturers that the diesel-fueled C30
microturbine requires less maintenance than traditional combustion
engines and produces ultra-low exhaust emissions.”

Ma perche’ non c’e’ stato seguito ? Ecco la ragione:

“Although it is not in Capstone's business plan to start manufacturing
complete cars, the limited production CMT-380 and Langford Whisper
hybrid demonstration vehicle are intended to showcase the technology and
demonstrate value proposition of microturbines as electric vehicle range
extenders ...”

La ragione e’ che la Capstone non ha intenzione a mettersi nel settore
dei veicoli, ma ha solo voluto dimostrare il concetto di quello che io
ritengo l’unico tipo di ibrido sensato: l’ ”ibrido serie”
(che significa appunto che la generazione elettrica e’ separata dal
movimento delle ruote) e che
potrei parafrasare in “ibrido serio”. Pero’ nessuno costruttore ha
voluto raccogliere la sfida.
Finora.

La Tesla, avendo rotto il monopolio del “regno del male dei motori a
pistoni”, ha difatto aperto l’opportunita’ al passaggio della
motorizzazione dai motori a pistoni alle MGT.

Ed ecco il mio sogno: in futuro l’auto elettrica familiare avra’ una
batteria piu’ che adeguata
per fare al massimo 200 km di strada, con una riduzione dei costi, una
vettura piu’ leggera e quindi maggiore efficienza nel traffico cittadino
quotidiano. Nel garage (oppure a noleggio, per chi
fa solo un paio di trasferte “vacanziere” all’anno), poi, sara’
disponibile un modulo inseribile
in una sede apposta del veicolo (che magari durante il resto del tempo
puo’ essere usato
per il bagagliaio). Forse questo inserimento sara’ fattibile a casa (un
sistema di fissaggio
meccanico ed uno spinotto per il collegamento elettrico), oppure, sara’
necessario la
visita in officina (magari proprio dal gommista che vi prepara le gomme
per il lungo
viaggio e che avra’ il sollevatore necessario), non ho idea di quanto
potrebbe pesare (se
pesa piu’ di 20-30 chili, lo vedo problematico per un fai da te ordinario).

Quindi, nella vita quotidiana la vettura viaggia leggera e senza
inquinare. Quando partite per un lungo viaggio, avete l’autonomia e il
pieno di energia rapido a cui siete abituati. E per chi soffre
cronicamente della paura dell’autonomia, puo’ anche tenersi il modulo
sempre installato.

Forse piu’ avanti nel tempo, questo modulo sara’ cosi’ leggero, che le
auto lo avranno installato come “standard”, se il cliente e’ disposto a
pagare l’optional.

Alla Tesla: vediamo di essere seri con il Semi, non ha senso una
batteria per fare 1000 km,
a fronte di opzioni alternative esistenti. Basta guardare nel settore
ferroviario, che e’ il migliore
paragone con il trasporto merci a lunga distanza. Dove non c’e’ la linea
elettrica (che e’ una
infrastuttura piu’ costosa dei soli binari e quindi richiede un minimo
traffico per giustificarsi)
la tecnologia vincente non e’ avere grosse batterie, ma un sistema a
trazione ibrida serie.
Cioe’ un gruppo elettrogeno, tipicamente diesel lento – ritengo per
mancato sviluppo della tecnologia MGT a causa dell’imperialismo storico
dei motor a pistoni, anche se qualche
utilizzo con gruppi MGT e’ stata fatta:

<https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine_locomotive#/media/File:Union_Pacific_18.jpg>

Il neo e’ gia’ stato anticipato, vi traduco tutta la parte pertinente:

“Una turbina a gas offre alcuni vantaggi rispetto a un motore a pistoni.
Ci sono poche parti
mobili, riducendo la necessità di lubrificazione e potenzialmente
riducendo i costi di
manutenzione, e il rapporto peso / potenza è molto più elevato.”
“Una turbina di una determinata potenza è anche fisicamente più piccola
di un motore a
pistoni altrettanto potente, quindi una locomotiva può essere
estremamente potente senza
dover essere eccessivamente grossa.”

“Tuttavia, la potenza e l'efficienza di una turbina a gas diminuiscono
drasticamente al
diminuire della velocità di rotazione, a differenza di un motore a
pistoni, che ha una
curva di potenza relativamente piatta.”
“Ciò rende i sistemi ferroviari GTEL utili principalmente per le corse
ad alta velocità
su lunghe distanze, ove e’ richiesta la costante e piena potenza della
turbina.”
“Ulteriori problemi con le locomotive elettriche a turbina a gas
includono il fatto che
sono molto rumorosi (come gia’ anticipato) e producono gas di scarico
così caldi che,
se la locomotiva fosse parcheggiata sotto un cavalcavia pavimentato con
asfalto,
potrebbe fondere l'asfalto.”

L’ultima frase mi ricorda la possibilita’ di integrare un MGT con le
turbine a vapore studiate dalla BMW nel progetto turbosteamer:

<https://www.press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0119738EN>

che pero’ era limitato al recupero di calore di gas di scarico a
temperature piu’ basse e
quindi con efficienze di recupero modeste. Ma qui siamo a temperature
tali per cui
la sezione di recupero puo’ ragionare da efficienze del 20% che vanno a
sommarsi
a quella della MGT primaria.

In pratica un ciclo combinato che puo’ spingere l’efficienza al 50%,
esattamente come nelle centrali elettriche a ciclo combinato a gas.
Forse sulle auto non avra’ successo (complicazione su
complicazione) ma dove il proprietario guarda i costi, vedi
l’autotrasportatore, avere un autotreno che consuma un 30% in meno di
carburante, fa la differenza. E quindi vedo plausibile che in
un futuro di autocarri a trazione MGT/elettrica, il modulo di
conversione elettrica sara’ dotato di accessorio delle turbine a vapore
di recupero di calore.

Del resto, a suo tempo si e’ pensato di aggiungere proprio una turbina a
gas, per migliorare le prestazioni dei motori a pistoni, il
“turbo-diesel”. Se qualcuno dicesse: complicazioni su complicazioni,
aggiungere ad un MGT una turbina a vapore con secondo generatore, etc.
Quel qualcuno evidentemente non ha mai alzato il cofano di una moderna
auto diesel :-)

[Filippo Giustiniani]

> Se credete che abbia finito, siete degli illusi :-) al prossimo messaggio

lol lol deboni, veramente lei crede che i suoi pipponi vengano letti
per intero?

[Mo-do+]

Filippo Giustiniani <fili...@gimoil.cardi> ha scritto:r
> > Se credete che abbia finito, siete degli illusi :-) al prossimo messaggiolol lol deboni, veramente lei crede che i suoi pipponi vengano letti per intero?

Eh eh eh...
--
_-=Mo do=-_ ®

Una volta ho fatto un blog, ma faceva vomitare. Sì, non cagare,
proprio vomitare. Lo ha detto anche ammiocuggino
webnapster.


----Android NewsGroup Reader----
https://piaohong.s3-us-west-2.amazonaws.com/usenet/index.html

[Roberto Deboni DMIsr]

On 02/02/2020 17:55, Roberto Deboni DMIsr wrote:

> On 02/02/2020 17:52, Roberto Deboni DMIsr wrote:
>> Mi pare evidente che in questi anni, i motori a pistoni
>> (ciclo otto e ciclo diesel) abbiano perso il loro trono di monarchi
>> assoluti del settore trasporti individuali.
>
> ...snip...

> I risultati della sperimentazione:
>
> “Capstone has developed simulations to compare a microturbine-powered
hybrid electric vehicle’s fuel economy, NOx and CO2 emissions to a
conventional diesel-powered truck drivetrain operating on city and rural
delivery cycles. Simulated results for low-mileage urban delivery routes
indicate diesel equivalent truck miles-per-gallon could be as much as
three times higher for the microturbine hybrid, with a corresponding
reduction in greenhouse gas of 65 percent and a reduction of NOx by more
than 90 percent. “
>

> Se credete che abbia finito, siete degli illusi al prossimo messaggio

[Roberto Deboni DMIsr]

E' tutta sceneggiata. In realta' uso Usenet come archivio per
i miei sritti. Ehhehhee ...

[sandro]

Una sorta di SIAE gratuita, eh...?!



sandro

[Filippo Giustiniani]

Roberto Deboni DMIsr ha detto questo domenica :

lol comprendo deboni, ma la sostanza non cambia

[Roberto Deboni DMIsr]

On 02/02/2020 23:58, sandro wrote:
> Il 02/02/2020 20.11, Roberto Deboni DMIsr ha scritto:
>> On 02/02/2020 17:57, Filippo Giustiniani wrote:
>>>> Se credete che abbia finito, siete degli illusi :-) al prossimo
>>>> messaggio
>>>
>>> lol lol deboni, veramente lei crede che i suoi pipponi vengano letti
>>> per intero?
>>
>> E' tutta sceneggiata. In realta' uso Usenet come archivio per

>> i miei scritti. Ehhehhee ...

>
> Una sorta di SIAE gratuita, eh...?!

Anche, non ci avevo pensato :-)

[sandro]

Voglio i diritti per l'idea. :P



sandro