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Di recente, Power Progress ha pubblicato un articolo su una ricerca condotta dall'Alberta Motor Transport Association (AMTA) canadese a temperature estremamente fredde.

Si scopre che quando la colonnina di mercurio scende, anche altri combustibili alternativi affrontano sfide simili.

Jeffrey D. Naber, professore di sistemi energetici presso la Michigan Technological University, ha utilizzato come punto di riferimento il gasolio fossile nei motori ad accensione per compressione.

"Il gasolio ha una volatilit脿 relativamente bassa", ha detto Naber. "Ci貌 significa che 猫 difficile da vaporizzare e mescolare a basse temperature. Contiene alcune paraffine, quindi in genere inizia a cerare a basse temperature".

Secondo Matt Leuck, responsabile tecnico del settore Renewable Road Transportation per il Nord America presso il produttore di carburante sostenibile Neste, il funzionamento del gasolio in climi freddi 猫 funzione del tipo di molecole contenute nel carburante.

"Se hai molecole di diesel a catena pi霉 lunga e pi霉 pesanti, queste gelificheranno pi霉 velocemente", ha detto. "Se hai molecole di diesel a catena pi霉 corta e pi霉 leggere, queste rimarranno liquide pi霉 a lungo".

Gli additivi consentono al carburante diesel di fluire a temperature pi霉 basse per il funzionamento nei climi freddi, senza per貌 essere troppo volatile per l'uso estivo, ha affermato Naber, oltre ad altri metodi per favorire l'accensione.

"Facciamo affidamento sul calore di compressione e potenzialmente su altri meccanismi per ottenere temperature nel cilindro tali che il carburante si autoinfiammi", ha affermato.

HVO e biodiesel

Un'alternativa al diesel fossile nei motori ad accensione per compressione 猫 il diesel rinnovabile, noto anche come olio vegetale idrotrattato (HVO). Leuck ha affermato che, sebbene le basse temperature non possano essere realmente affrontate una volta prodotto il diesel rinnovabile, si pu貌 fare molto nel processo di raffinazione per affrontare il funzionamento in climi freddi.

Neste MY Renewable Diesel presso l'autogrill di North Brunswick, NJ, della KW Rastall Oil. Neste ha annunciato di recente una partnership con la township di North Brunswick per consentire a tutti i veicoli e le attrezzature diesel della township di passare al diesel rinnovabile. (Foto: KW Rastall Oil)

"Possiamo sostanzialmente dire che vogliamo realizzare questo tipo di combustibile", ha detto Leuck. "Possiamo dire che vogliamo realizzare un punto di torbidit脿 di X, Y o Z, e possiamo centrarlo in qualsiasi giorno della settimana grazie alla tecnologia che abbiamo nel processo di produzione".

Leuck ha aggiunto che il punto di torbidit脿 猫 il punto in cui iniziano a formarsi i cristalli di cera.

Un'altra alternativa al diesel fossile 猫 il biodiesel, che viene prodotto anch'esso da materie prime simili al diesel rinnovabile, ma tramite un processo di raffinazione diverso. Secondo Naber, tuttavia, non si comporta in modo molto diverso dal diesel fossile nel freddo pungente.

"Il biodiesel tende ad avere lunghe catene [di idrocarburi] e tende a cerare proprio come il gasolio, quindi ha un problema a basse temperature", ha affermato Naber.

Leuck ha affermato che, a differenza del diesel rinnovabile, il processo di raffinazione del biodiesel, abbinato ai tipi di materie prime, limita le possibilit脿 che i produttori possono avere per adattarlo alle temperature estremamente rigide.

"Possono solo scomporre la materia prima, ma non possono reinserire altro idrogeno in quella molecola di carburante", ha detto Leuck, riferendosi al processo di idrotrattamento nel diesel rinnovabile che crea idrocarburi paraffinici. Ha aggiunto che il processo del biodiesel non consente l'isomerizzazione delle molecole, che 猫 la fase nel processo di raffinazione del diesel rinnovabile che definisce realmente le sue propriet脿 per climi freddi.

Naber ha affermato che i composti paraffinici (quelli a catena lunga, a catena lineare o isoparaffinici) hanno un numero di cetano elevato.

"Il numero di cetano 猫 la sua caratteristica capacit脿 di autoinfiammarsi", ha detto. "Quindi 猫 un bene. Pi霉 cetani ho, pi霉 paraffinici ho, pi霉 bassa 猫 la temperatura [a cui] si autoinfiammer脿".

Ha aggiunto: "A seconda di come viene prodotto il diesel rinnovabile, in genere (di nuovo, dipende dal processo) tende ad avere pi霉 di questi idrocarburi a catena lunga che hanno un numero di cetano pi霉 elevato. Hanno anche una minore capacit脿 di fuliggine. Ma questi carburanti hanno in genere punti di ceratura pi霉 elevati".

Opzioni di accensione a scintilla

Sono disponibili anche carburanti alternativi per motori ad accensione comandata. Uno che viene spesso utilizzato 猫 l'etanolo, che Naber ha detto "ha una bassa volatilit脿, quindi non 猫 adatto per avviamenti a basse temperature".

Ha aggiunto: "Potremmo passare ai combustibili gassosi. Il vantaggio di un combustibile gassoso 猫 che non devo vaporizzarlo".

Sia il gas naturale liquefatto (GNL) che il gas di petrolio liquefatto (propano o GPL) continuano a vaporizzare in condizioni normali, anche a basse temperature, ha affermato Naber.

Un serbatoio di stoccaggio di gas naturale liquefatto (GNL). (Foto: Adobe Stock)

"Una delle sfide con il gas naturale 猫 che, come l'aria, quando si espande, si raffredda", ha detto Naber. "Devo espanderlo dal serbatoio ad alta pressione, quindi il raffreddamento pu貌 essere piuttosto significativo".

Ha aggiunto che gli scambiatori di calore possono garantire che il carburante che entra nel cilindro non sia troppo freddo.

Nei motori a combustione interna, Naber ha affermato che l'idrogeno funziona in modo simile.

"Ho bisogno di conservare l'idrogeno liquefatto criogenicamente, oppure potrei averlo in un serbatoio compresso", ha detto. "Non si raffredda molto quando lo espandi. Ha propriet脿 termodinamiche diverse".

Tuttavia, come il gas naturale e il GPL, non ha bisogno di essere vaporizzato.

"Devo solo mescolarlo, ottenere la giusta quantit脿 di aria e accenderlo con una scintilla", ha detto Naber.

La sfida con i motori ad accensione comandata a basse temperature 猫 ottenere la giusta miscela stechiometrica di carburante e aria al momento dell'accensione comandata, ha affermato Naber.

Nonostante queste sfide, i motori sono pi霉 adatti di molte altre tecnologie a funzionare in condizioni di freddo estremo.

"Se pensi a un motore, in realt脿 pu貌 funzionare a temperature estreme rispetto a qualsiasi altro dispositivo che ti venga in mente", ha detto Naber. "Le batterie hanno problemi a basse temperature. Le celle a combustibile hanno problemi a basse e alte temperature. Quindi, un motore 猫 abbastanza robusto alla temperatura in generale".

Sfide nell'utilizzo dei camion a idrogeno in condizioni di freddo estremo Le prove condotte dall'Alberta Motor Transport Association (AMTA) canadese hanno individuato quattro aree di interesse chiave.

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