Diverse aziende stanno sviluppando potenti motori capaci di operare con gas naturale abbinato a diesel.
di Kevin Bullis
Una corsa più economica: Questa locomotiva della GE può operare sia con diesel che con gas naturale.
La tecnologia che consente ai motori diesel di bruciare anzitutto gas naturale potrebbe fornire un sistema economico per ferrovie e società navali di convertire il loro vasto sistema di trasporti al gas naturale.
Una transizione del genere potrebbe ridurre le emissioni di gas serra, dato che il gas naturale emette tra il 15 e il 20 percento in meno rispetto al diesel. Potrebbe anche far risparmiare denaro alle compagnie e ridurre il costo per il trasporto delle merci, visto che il boom del gas naturale negli Stati Uniti ne ha ridotto considerevolmente il costo rispetto al diesel (vedi “Il gas naturale cambia la mappa energetica“).
“Le economie in gioco sono molto forti”, dice Mark Little, direttore della Global Research di GE. “Rispetto al gas naturale, il combustibile diesel ha costi dieci volte superiori per unità energetica. Stiamo assistendo a una transizione al gas naturale un po’ ovunque”.
GE ha sviluppato motori per locomotive che continuano a utilizzare diesel ma possono anche operare per l’ottanta percento con gas naturale, e ne ha recentemente avviato il collaudo su locomotive in collaborazione con la compagnia ferroviaria BNSF.
Nel frattempo, alcune società di autotrasporto hanno sviluppato tecnologie simili per i camion a lunga gittata. Questo mese, ad esempio, la UPS inizierà il collaudo di dieci camion dual-fuel che utilizzano la tecnologia della Clean Air Power, un’azienda con sede a Leyland, in Inghilterra (vedi inoltre “Landi Renzo USA lancia un sistema CNG Dual Fuel per il Detroit Diesel S60“).
Le aziende hanno maggiori probabilità di interessarsi ai motori dual-fuel che ai motori alimentati con il solo gas naturale, perché i conducenti possono passare al diesel in assenza di gas naturale o nel caso in cui il prezzo del gas naturale dovesse tornare a salire. “La più grande preoccupazione delle flotte è la volatilità del prezzo del combustibile”, spiega Amy Myers Jaffe, direttore esecutivo per l’energia e la sostenibilità presso l’Università della California a Davis. “Per questo c’è un così grande interesse nel bi-fuel”.
I motori diesel possono essere convertiti per bruciare gas naturale con modifiche relativamente semplici (vedi “Swiss Researchers make an 80-mpg Hybrid“).
In un motore diesel, il combustibile e l’aria non vengono accesi con una scintilla, come nei motori a gasolio, ma comprimendoli fino a quando non raggiungono una temperatura tale da prendere fuoco. L’iniezione via compressione, come viene chiamato il processo, non funziona bene con il solo gas naturale. Il controllo preciso del momento in cui la combustione avviene è troppo complesso, e il gas naturale può detonare come una bomba e danneggiare il motore. Nei motori dual-fuel, il problema viene risolto iniettando una piccola quantità di diesel nel motore per scatenare la combustione.
La principale addizione per convertire un motore diesel in uno dual-fuel è un sistema per iniettare il gas naturale. A parte quello, si tratta principalmente di alterare i tempi di combustione e il tasso aria-combustibile con delle semplici regolazioni. I ricercatori GE hanno anche sviluppato un sistema di controllo che tiene in considerazione lo sforzo praticato sul motore e le temperature ambientali, e regolare la percentuale di gas naturale e diesel di conseguenza. Questo può rivelarsi utile, ad esempio, quando si percorre una galleria, situazione nella quale il motore tende a raggiungere temperature tali da rendere più difficile il controllo della combustione del gas naturale.
La tecnologia dual-fuel non è nuova – è stata dimostrata fin dagli anni ’60, come ci spiega Russell Gross, program manager per la tecnologia dual-fuel presso la Caterpillar, che vende generatori dual-fuel. (vedi inoltre “Le tecnologie per l’utilizzo di GPL e metano“).
La tecnologia ha delle mancanze. Anzitutto, la maggior parte dei combustibili dual-fuel non può operare con oltre il 65-80 percento del gas naturale. Ciononostante, la Westport, con sede nella Columbia Britannica, ha sviluppato motori che possono operare fino al 95 percento con gas naturale. Continuano a utilizzare il diesel per scatenare la combustione, ma sono ottimizzati per operare con gas naturale. A differenza della maggior parte dei motori dual-fuel, non operano particolarmente bene con il solo diesel. Oltre alle locomotive munite del motore sviluppato da GE, la BNSF ne sta testando una che utilizza la tecnologia della Westport.
Per applicazioni che richiedono meno energia rispetto a grandi camion e locomotive, è possibile utilizzare motori che operano con gasolio o gas naturale. Nonostante siano meno potenti, questi motori utilizzano sistemi più economici per il controllo della combustione.
Anche se la tecnologia dual-fuel potrebbe facilitare una transizione al gas naturale, un cambiamento più significativo sarà rallentato dall’elevato costo dei motori a gas naturale e dalla mancanza di infrastrutture di rifornimento. Negli Stati Uniti, le stazioni di rifornimento dedicate sono ancora scarse, in particolar modo quelle in grado di produrre gas naturale liquefatto (LNG), che è l’opzione migliore per i tragitti più lunghi su rotaia e su strada.
(MO)
