Da e-Gas una Prius a Metano, Idrogeno ed Idrometano

La E-Gas Automotive gas components, azienda leader nelle trasformazioni “after-market” di veicoli a combustione interna a GPL e a metano, dopo le sperimentazioni del 2007 su due vetture proprie trasformate rispettivamente a idrogeno e a idrometano in aftermarket, ha avviato nel 2008 una nuova serie di attività di ricerca, progettazione e sperimentazioni molto avanzate riguardanti un sistema di alimentazione innovativo tri-fuel.

Il veicolo, con motore a combustione interna, può essere alimentato indifferentemente a metano oppure a idrogeno oppure a idrometano (l’idrometano è una miscela fisica in volume fra idrogeno e metano).
La variazione di modalità avviene con una selezione automatica, in base alla posizione assoluta dell’auto mediante controllo Gps oppure manuale dall’abitacolo. Per questa sperimentazione è stata allestita una Prius Ibrida after market.

La Prius base può muoversi in modalità ibrida: benzina o elettrico e appartiene al segmento di mercato a maggiore diffusione numerica. La vettura ha riscosso un successo crescente e vede un numero sempre maggiore di acquirenti che la impiegano indifferentemente in città o nei percorsi extraurbani. Di norma si tratta di utenti molto attenti all’ecologia e ai consumi. La vettura, grazie alle sue caratteristiche molto speciali, viene utilizzata anche per servizi di taxi, municipalità, servizi navetta e altri impieghi nei grandi centri urbani. Le emissioni di anidride carbonica della Prius ibrida originale sono di 104 grCO2/km (ciclo urbano) grazie all’interazione continua fra le modalità a combustione interna ed elettrica e del recupero di energia in frenata.

La trasformazione “after-market“ della Prius presentata da E-gas a KeyEnergy 2008 presenta due serbatoi aggiuntivi di metano e un serbatoio di idrogeno.
Un sistema elettronico, per il quale E-gas ha già avanzato domanda di brevetto internazionale, si interfaccia col sistema di navigazione satellitare del veicolo e legge le mappe delle città ivi memorizzate decidendo la modalità di trazione più adatta fra quelle disponibili, in relazione alla posizione geografica nella città. La variazione di modalità è controllata da un software che decide non solo in base alla posizione, ma anche nel rispetto dei parametri fisico termodinamici del motore che viene monitorato istante per istante mediante sensori (pressioni, temperature etc..).

I casi possibili sono i seguenti:

a) Il veicolo è all’esterno delle città o autostrade (percorrenze veloci a 100-140 km/h e minori esigenze per le emissioni rispetto al centro città). Viene selezionata la modalità “tutto metano” che abbassa le emissioni di CO2 a 80 grCO2/km e consente i noti vantaggi economici relativi al minor costo del metano.

b) Il veicolo entra nella zona anulare o periferica esterna delle città (percorrenze meno veloci 50-100 km/h ma maggiore esigenza di ridurre le emissioni). Si passa alla modalità “idrometano” . L’idrometano è una miscela fisica che viene formata a bordo da un sistema di miscelazione che limita al 15% l’idrogeno e 85% il metano. L’idrometano 15/85 incrementa le prestazioni e l’autonomia della vettura del 10%, abbassando ulteriormente le emissioni di CO2 a 71 grCO2/Km.

c) Il veicolo si avvicina ulteriormente al centro (percorrenza medio-lente 15- 50 Km/h e necessità di eliminare del tutto le emissioni). La modalità diventa “tutto idrogeno” e offre un’autonomia di 40 km se il resto dela percorrenza è nella modalità “tutto idrometano” e 50 km se il resto dela percorrenza è nella modalità “tutto metano” (i 10 km/h di differenza si spiegano con il fatto che per formare la miscela idrometano 15/85 a bordo, nel caso limite in cui si utilizzi tutto il metano, si impiega solo una piccola quantità dell’idrogeno disponibile e l’idrogeno che rimane consente una autonomia ancora elevata nella modalità “tutto idrogeno”). In questa modalità “tutto idrogeno” il veicolo circola a emissioni zero, eccetto qualche traccia di NOx dovuta all’elevata temperatura di combustione dell’idrogeno, tipica dei motori a combustione interna.

d) Se il veicolo entra nello ZTL (il nocciolo più centrale della città: il centro storico) si seleziona manualmente la modalità “tutto elettrico” tipica della Prius-base che consente di viaggiare a “emissioni zero” mediamente per ulteriori 6-8 km.

Per quanto riguarda le emissioni di CO2, esse vanno rapportate ai km totali di autonomia possibili per ciascuno dei due casi limite (“tutto metano” e “tutto idrometano). Sommando la modalità “tutto metano” (oppure separatamente quella “tutto idrometano”) alle modalità “tutto idrogeno” e “tutto elettrico” si hanno rispettivamente. 64 gr CO2/Km con 286 km di autonomia (caso limite “tutto metano” + “tutto idrogeno” +” tutto elettrico”) e 58 gr CO2/Km con 309 Km di autonomia (caso limite “tutto idrometano” + “tutto idrogeno” + “tutto elettrico”). A questa autonomia di aggiunge ovviamente quella consentita dalla benzina che, in questa fase sperimentale, viene mantenuta a bordo.

Per gli accumuli del metano e dell’idrogeno a bordo si è scelta la pressione di 200 bar per rimanere nei limiti previsti per la circolazione di veicoli a gas compresso in Italia. Per ora questa soluzione after-market a tre modalità non può ancora circolare sulle strade italiane, mentre in Germania non solo questo è già possibile, ma per esempio si può portare la pressione dell’idrogeno fino a 350 bar (in tal caso si avrebbe un’autonomia doppia nella modalità “tutto idrogeno”, a parità di volume geometrico del serbatoio perché l’aumento di pressione nell’accumulo incrementa la quantità di idrogeno in modo più che proporzionale).