Ammoniaca come combustibile liquido
@libero.it Romeo Gigli
opzioni enormemente pi� semplici e fattibili), ha senso o � stata mai presa
seriamente in considerazione l' idea di usare l' ammoniaca come combustibile
liquido (in questo caso immagino a pressione modeste, immagazinato in
serbatoi come il GPL) in (non troppo modificati, possibilmente) motori a
combustione interna ? Dalla pagina di
wikipedia (per quanto su wikipedia spesso si leggono pure grosse fesserie) :
" L'ammoniaca pu� essere mescolata con i carburanti esistenti e bruciare
efficientemente...quando l'ammoniaca viene compressa in un motore a
combustione interna diventa un combustibile utile per motori a benzina
lievemente modificati...". Quali sarebbero le eventuali controindicazioni di
tipo ecologico (inquinanti prodotti, a parte gli NOx) e/o pratico?
Soviet_Mario
> Per quanto sia una discussione puramente accademica (ci sono una infinità di
> opzioni enormemente più semplici e fattibili), ha senso o è stata mai presa
> seriamente in considerazione l' idea di usare l' ammoniaca come combustibile
> liquido (in questo caso immagino a pressione modeste, immagazinato in
> serbatoi come il GPL) in (non troppo modificati, possibilmente) motori a
> combustione interna ?
guarda, a tutt'oggi la sintesi dell'ammoniaca è un processo
parecchio endotermico (non tanto in sé stesso, ma lo è la
formazione del reagente idrogeno, e laddove essa lo è poco
significa che è idrogeno proveniente da hydro-reforming di
gas naturale o di scarto da processi).
Allora tornano a galla tutti i problemi delle NON-fonti
primarie, ma solo vettori. E come vettore NH3 non sembra
conveniente rispetto ad es. a normali alcooli (troppo
volatile, più tossica a corto raggio, poca densità
energetica come vettore, dato che è leggera anche come
liquido e la sua combustione non è altrettanto esotermica).
Inoltre, come fai notare alla fine, il problema degli NOx
non sarebbe trascurabile.
Di per sé stessa sarebbe un vettore abbondante, dato che su
base "molare" probabilmente è il primo composto prodotto in
assoluto su scala mondiale.
Per usi particolarissimi (tipo missili) è stata e forse lo è
ancora usata idrazina (composto prodotto su scala
immensamente minore), che è altobollente, ha una densità
energetica notevole e brucia in modo più pulito e più
esotermico (anche se è cancerogena).
Cmq son sempre vettori, che imho non intaccano manco di
striscio la convenienza di alcooli leggeri (e persino eteri
leggeti)
> Dalla pagina di
> wikipedia (per quanto su wikipedia spesso si leggono pure grosse fesserie) :
> " L'ammoniaca può essere mescolata con i carburanti esistenti e bruciare
> efficientemente...
se innescata opportunamente, brucia anche da sola, anche se
penso che la stechiometria sia piuttosto vincolante
> quando l'ammoniaca viene compressa in un motore a
> combustione interna diventa un combustibile utile per motori a benzina
> lievemente modificati...". Quali sarebbero le eventuali controindicazioni di
> tipo ecologico (inquinanti prodotti, a parte gli NOx) e/o pratico?
quelle che mi venivano in mente le ho citate prima.
ciao
Soviet_Mario
>
>
>
@libero.it Romeo Gigli
"Soviet_Mario" <Sov...@MIR.CCCP> ha scritto nel messaggio
news:4a2ab020$0$47540$4faf...@reader1.news.tin.it...
Romeo Gigli ha scritto:
>Allora tornano a galla tutti i problemi delle NON-fonti
primarie, ma solo vettori. E come vettore NH3 non sembra
>conveniente rispetto ad es. a normali alcooli (troppo
volatile, pi� tossica a corto raggio, poca densit�
energetica come vettore, dato che � leggera anche come
>liquido e la sua combustione non � altrettanto esotermica).
...
>Cmq son sempre vettori, che imho non intaccano manco di
striscio la convenienza di alcooli leggeri (e persino eteri
>leggeti)
Premettendo che, certamente, stiamo parlando della possibilit� dell'
ammoniaca esclusivamente come vettore (e non come fonte energetica), a quali
alcoli/eteri leggeri ti riferisci che siano neutri dal punto di vista delle
emissioni e facili da produrre/utilizzare negli attuali motori a combustione
interna? L' unico che mi viene in mente � il metanolo, se prodotto dalla CO2
atmosferica (che � in essa per� molto diluita) e richiede anch' esso tanto
H2, l' etanolo si pu� produrre partendo dalla biomassa, ma temo che in larga
scala non sia granch� sostenibile; ma la mia idea � di scegliere un
combustibile liquido che "completi" la parte elettrica dei futuri veicoli
ibridi seriali, cio� che abbiano un motore termico (appunto, da alimentare
con combustibili liquidi) ed una batteria di piccola autonomia ricaricabile
dalla rete elettrica - ammesso pure che a quel punto, considerando gli
enormi risparmi di petrolio realizzabili, avr� ancora senso preoccuparsi di
produrre combustibili liquidi dal petrolio, come dicevo � una questione
puramente teorica
E' possibile che il NH3 non vada bene, tuttavia volendo fare l' avvocato del
diavolo, immediatamente dopo i derivati del petrolio mi sembra la soluzione
migliore per una seria di motivi (in queste slides riassunti)
http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/2005/Olson_Transportation.pdf
- � liquido a temp ambiente a pressioni modeste, un p� come il gpl, quindi
l' eventuale peso del serbatoio + combustibile non incide quasi per nulla
nel veicolo
- ha densit� energetiche volumetriche ragionevoli, magari un terzo o la met�
della benz, ma cmq uguali o maggiori di metano o gpl, figuriamoci dell'
idrogeno
- pu� essere usato nei motori a combustione interna attuali con migliori
efficienze (migliori valori di ottano/cetano), in particolare nei diesel in
combinazioni 95% NH3/5% gasolio annulla quasi totalmente le emissioni
inquinanti, compresi gli NOx (contrariamente a quanto si possa presumere)
- la produzione del NH3 � industrialmente stranota e il suo uso enormemente
sviluppato (~ 100 milioni di tonn/anno, IIRC); in particolare, il processo
Haber-Bosch di per s� ha efficienza prossima al 60%, occorrono circa 40 MJ
per kg di NH3, di cui la met� per la produzione del calore a temperature
intermedie ( ~ 500 �C) e il resto per produrre idrogeno per elettrolisi
Soviet_Mario
> "Soviet_Mario" <Sov...@MIR.CCCP> ha scritto nel messaggio
> news:4a2ab020$0$47540$4faf...@reader1.news.tin.it...
> Romeo Gigli ha scritto:
>
>
> Premettendo che, certamente, stiamo parlando della possibilità dell'
> ammoniaca esclusivamente come vettore (e non come fonte energetica), a quali
> alcoli/eteri leggeri ti riferisci che siano neutri dal punto di vista delle
> emissioni
tutti i vettori sono grossomodo neutri, ma nessuno è proprio
neutro (perché anche un ciclo chiuso costa energia, nei
processi intermedi di produzione). Ovviamente non considero
di usare acido solfidrico :-)
> e facili da produrre/utilizzare negli attuali motori a combustione
> interna? L' unico che mi viene in mente è il metanolo, se prodotto dalla CO2
> atmosferica (che è in essa però molto diluita) e richiede anch' esso tanto
> H2, l' etanolo si può produrre partendo dalla biomassa, ma temo che in larga
> scala non sia granchè sostenibile;
pensavo a entrambi, persino a loro miscele. Sono miscibili,
e penso che la carburazione vari abbastanza poco. Il
metanolo è sottilmente meglio come combustione, ma non in
modo significativo.
Cmq penso si possa produrre in varia maniera dal legno,
dalla CO2 secondo me rimane sfavorevole.
TRa l'altro, il metanolo è tra i più adatti surrogati
dell'idrogeno nelle fuel cell dirette (senza pirolizzatori),
il che farebbe un bel salto di qualità nella resa.
> ma la mia idea è di scegliere un
> combustibile liquido che "completi" la parte elettrica dei futuri veicoli
> ibridi seriali, cioè che abbiano un motore termico (appunto, da alimentare
> con combustibili liquidi) ed una batteria di piccola autonomia ricaricabile
> dalla rete elettrica
non so valutare quale sia la migliore strategia integrata
alle batterie. PEnso che le fuel cell sarebbero nuovamente
adatte, perché non c'è necessità di doppio motore. (la
batteria funzionerebbe da tampone, eroga durante prelievo di
picco e magari accumula se vai piano a V costante).
>- ammesso pure che a quel punto, considerando gli
> enormi risparmi di petrolio realizzabili, avrà ancora senso preoccuparsi di
> produrre combustibili liquidi dal petrolio, come dicevo è una questione
> puramente teorica
>
> E' possibile che il NH3 non vada bene, tuttavia volendo fare l' avvocato del
> diavolo, immediatamente dopo i derivati del petrolio mi sembra la soluzione
> migliore per una seria di motivi (in queste slides riassunti)
> http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/2005/Olson_Transportation.pdf
lo leggerò dopo ...
> - è liquido a temp ambiente a pressioni modeste, un pò come il gpl,
gli alcooli lo sono a P atmosferica
> quindi
> l' eventuale peso del serbatoio + combustibile non incide quasi per nulla
> nel veicolo
> - ha densità energetiche volumetriche ragionevoli, magari un terzo o la metà
> della benz, ma cmq uguali o maggiori di metano o gpl,
del gpl non saprei. Bisogna valutare quanto peso in meno è
la bombola da NH3 (il gpl come liquido in sé è più
energeticamente denso, sebbene poco più leggero come peso
specifico). Non ricordo se sia compresso a 6 o 8 atm. Cmq
anche con NH3 non è che basti un palloncino di gomma eh, per
questioni di sicurezza.
> figuriamoci dell'
> idrogeno
un po' superficialmente, ho sempre pensato che l'idrogeno
sia la grande bufala del secolo
> - può essere usato nei motori a combustione interna attuali con migliori
> efficienze (migliori valori di ottano/cetano), in particolare nei diesel in
> combinazioni 95% NH3/5% gasolio annulla quasi totalmente le emissioni
non so, ma per non sapere niente, a naso non brucerei
INSIEME ammoniaca e idrocarburi. Oltre agli NOx in questo
caso potresti sputare fuori persino un po' di HCN (acido
cianidrico). Non è un timore del tutto peregrino. Dal metano
si ottiene per ossidazione parziale ad es.
ciao
Soviet
> inquinanti, compresi gli NOx (contrariamente a quanto si possa presumere)
> - la produzione del NH3 è industrialmente stranota e il suo uso enormemente
> sviluppato (~ 100 milioni di tonn/anno, IIRC); in particolare, il processo
> Haber-Bosch di per sè ha efficienza prossima al 60%, occorrono circa 40 MJ
> per kg di NH3, di cui la metà per la produzione del calore a temperature
@libero.it Romeo Gigli
"Soviet_Mario" <Sov...@MIR.CCCP> ha scritto nel messaggio
>tutti i vettori sono grossomodo neutri, ma nessuno � proprio neutro (perch�
>anche un ciclo chiuso costa energia, nei processi intermedi di produzione).
Chiaramente davo per scontato che si usino per il consumo di elettricit� e
calore solo fonti pulite o rinnovabili; se si devono essere di nuovo
idrocarburi, tanto vale usarli direttamente con la max efficienza
>Cmq penso si possa produrre in varia maniera dal legno, dalla CO2 secondo
>me rimane sfavorevole.
>TRa l'altro, il metanolo � tra i pi� adatti surrogati
dell'idrogeno nelle fuel cell dirette (senza pirolizzatori),
>il che farebbe un bel salto di qualit� nella resa.
Non ho mai veramente approfondito la questione e non so come si possa
produrre MeOH dal legno, ma solitamente sono molto scettico su tutte le
soluzioni che partino dalla biomassa (a meno che non siano reali scarti
agricoli); in generale, i campi li lascerei per la coltivazione di alimenti,
che gi� sono pochi, non per alimentare i Suv...
> - � liquido a temp ambiente a pressioni modeste, un p� come il gpl,
>gli alcooli lo sono a P atmosferica
> quindi
> l' eventuale peso del serbatoio + combustibile non incide quasi per nulla
> nel veicolo
> - ha densit� energetiche volumetriche ragionevoli, magari un terzo o la
> met�
> della benz, ma cmq uguali o maggiori di metano o gpl,
>del gpl non saprei. Bisogna valutare quanto peso in meno �
la bombola da NH3 (il gpl come liquido in s� � pi�
>energeticamente denso, sebbene poco pi� leggero come peso
specifico). Non ricordo se sia compresso a 6 o 8 atm. Cmq
anche con NH3 non � che basti un palloncino di gomma eh, per
>questioni di sicurezza.
No, infatti, ma nemmeno uno come il metano in pressione (a circa 250 atm),
ne basta uno come il normale gpl, il suo peso � totalmente irrilevante
(compreso il
combustibile) sul peso totale, anche considerando il pci leggermente
inferiore (la met� della benz). Certo gli alcoli fanno pure meglio, ma
ancora non ho letto di un meccanismo che permetta di produrli
sostenibilmente ed in larga quantit� (inizialmente mi ero interessato all'
idea di produrre il MeOH dalla CO2 atm, ma non sono arrivato ad una
conclusione definitiva)
>> figuriamoci dell'
>> idrogeno
>un po' superficialmente, ho sempre pensato che l'idrogeno sia la grande
>bufala del secolo
>> - pu� essere usato nei motori a combustione interna attuali con migliori
> efficienze (migliori valori di ottano/cetano), in particolare nei diesel
> in
>> combinazioni 95% NH3/5% gasolio annulla quasi totalmente le emissioni
>non so, ma per non sapere niente, a naso non brucerei
INSIEME ammoniaca e idrocarburi. Oltre agli NOx in questo
>caso potresti sputare fuori persino un po' di HCN (acido
cianidrico). Non � un timore del tutto peregrino. Dal metano
>si ottiene per ossidazione parziale ad es.
Alcuni documenti che ho letto sostengono, abbastanza sorprendentemente
(almeno per me), che
l' ammoniaca (anidra) produca *meno* ossidi d' azoto della benzina/diesel,
questo
perch� ha una temperatura di combustione inferiore e la produzione di NOx
non ha nulla a che fare con la presenza di azoto nel combustibile
Dal punto di vista della sicurezza in caso di perdite, pur essendo tossico
(anche se non so veramente quanto), l' amoniaca ha il vantaggio di essere a
press atm un gas pi� leggero dell' aria, quindi piuttosto volatile, e che
non si infiamma facilmente (per questo ha bisogno di uno "innesco" di
benzina/gasolio/etanolo ecc...all' interno del veicolo, se non ho capito
male)
Posterei un po di altri documenti giusto per stimolare la discussione
http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/ammoniaMtg08.htm
http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/cs/index.htm
http://www.aiaa.org/documents/conferences/presentations/holbrook_iecec07.ppt
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef800140f
http://www.theoildrum.com/node/4696 (qui pi� che l' articolo sono
interessanti i commenti e la discussione)
http://www.torium.se/res/Documents/dincer2008.pdf
@libero.it Romeo Gigli
"Romeo Gigli" <rgigli @ (no-spam) libero.it> ha scritto nel messaggio
news:sLUWl.38194$Ux.3...@tornado.fastwebnet.it...
>
> "Soviet_Mario" <Sov...@MIR.CCCP> ha scritto nel messaggio
> news:4a2aeaa3$0$1109$4faf...@reader3.news.tin.it...
>>tutti i vettori sono grossomodo neutri, ma nessuno � proprio neutro
>>(perch�
>>anche un ciclo chiuso costa energia, nei processi intermedi di
>>produzione).
>
>
> Chiaramente davo per scontato che si usino per il consumo di elettricit� e
> calore solo fonti pulite o rinnovabili;
In particolare l' elettricit� prodotta al di fuori delle ore di picco di
richiesta di potenza (la notte, i fine settimana, ecc...) e il calore ceduto
all' ambiente a bassa temperatura
> Dal punto di vista della sicurezza in caso di perdite, pur essendo tossico
> (anche se non so veramente quanto), l' ammoniaca ha il vantaggio di essere
> a
> press atm un gas pi� leggero dell' aria, quindi piuttosto volatile, e che
> non si infiamma facilmente (per questo ha bisogno di uno "innesco" di
> benzina/gasolio/etanolo ecc...all' interno del veicolo, se non ho capito
> male)
Inoltre piccole quantit� aggiuntive di NH3 possono "catturare" gli NOx,
covertendoli in N2
> Posterei un po di altri documenti giusto per stimolare la discussione
> http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/ammoniaMtg08.htm
> http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/cs/index.htm
>
> http://www.aiaa.org/documents/conferences/presentations/holbrook_iecec07.ppt
> http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef800140f
Qui ci sono delle slides dell' autore
http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/2008/Kong_2008.pdf
@libero.it Romeo Gigli
Interessante anche questo doc
http://www.energy.iastate.edu/Renewable/ammonia/ammonia/2007/SSAS_Oct2007_Final.pdf
il consumo di energia nel caso non si usi gas naturale � attorno ai 12 kWh
per kg (riducibili a 7-8 kWh per kg nel caso si adottino tecnologie allo
"stato solido" (di cosa si tratta?), per quanto capisco si evita il consumo
di H2)