L'UE sostiene il motore ad idrogeno come tecnologia del futuro

Dieci partner europei hanno completato il progetto HylCE – l’ottimizzazione del motore a combustione interna ad idrogeno – tre anni dopo l’inizio del progetto. Questa iniziativa, che è promossa dalla Commissione Europea, ha portato ad un motore a combustione interna alimentato ad idrogeno che offre chiari vantaggi rispetto ad altri sistemi di propulsione in termini di prestazioni e costi. Il team di progetto comprende società dell’industria automobilistica, i loro fornitori e due università. Questo progetto, che è stato coordinato dal settore Ricerca e Tecnologia del BMW Group, ha sviluppato due concetti di formazione della miscela che sono stati applicati su motori destinati a veicoli passeggeri e per il trasporto pubblico e ha sviluppato anche le componenti chiave necessarie. Inoltre, strumenti di simulazione sono stati adeguati alla combustione di idrogeno per lo sviluppo di futuri motori di serie. I maggiori esperti europei del settore hanno condiviso le loro conoscenze con i ricercatori del Dipartimento statunitense dell’energia. Ciò rende l’HylCE, il primo progetto del genere nell’ambito della Commissione Europea. Il Commissario Europeo per la Scienza e la Ricerca, Janez Potocnik, ha così commentato: “Il progetto HylCE dimostra chiaramente il ruolo chiave della ricerca europea nella riduzione della dipendenza dai combustibili fossili. Si tratta di un esempio di un riuscito investimento UE nella ricerca pre-competitiva, con un impatto potenziale che porta ben al di là dei confini europei. I risultati conseguiti con un motore a combustione interna ad idrogeno dovrebbero incoraggiare ulteriormente l’industria a sviluppare questa forma di mobilità e rappresentano un contributo importantissimo atto a favorire la conservazione dell’ambiente e a mantenere l’Europa all’avanguardia della concorrenza mondiale”.

Nel marzo del 2003, l’allora Commissario europeo per la Ricerca, Philippe Busquin, insieme al Segretario dell’energia statunitense, Spencer Abraham, decisero che era il momento di incrementare la cooperazione tra i due continenti. Per l’Unione Europea, l’obiettivo di questo progetto era di promuovere la collaborazione su argomenti quali il cambiamento climatico e l’energia nell’ambito del Sesto Programma Quadro nonché di sviluppare idee per le fonti energetiche basate sull’idrogeno e su sistemi di propulsione diversi.

Con una prestazione garantita di 100 kW per litro di cilindrata, gli esperti dell’HylCE hanno dimostrato che il motore ad idrogeno rappresenta una tecnologia per il futuro che è, in termini di prestazioni, alla pari di quella dei motori tradizionali. E’ stata la prima volta che i ricercatori sono riusciti a concentrarsi esclusivamente sul motore ad idrogeno ed hanno quindi potuto utilizzare appieno le proprietà specifiche di questo gas. Fino ad oggi, i motori ad idrogeno sono stati progettati per un utilizzo ibrido, sia a benzina che ad idrogeno, a causa della mancanza di infrastrutture di stoccaggio e di distribuzione. Con la nuova tecnologia, sarà possibile ottimizzare l’utilizzo dell’idrogeno.

L’Università tecnologica di Graz, la Hoerbiger Valve Tec, la MAN Nutzfahrzeuge, la Volvo Technology ed il settore Ricerche e Tecnologia del BMW Group hanno sviluppato e testato due concetti di formazione di miscela a questo scopo: l’iniezione diretta e la miscelazione a freddo. Con entrambi questi metodi, le prestazioni sono raddoppiate, mentre i consumi sono diminuiti.

Insieme al settore Ricerche e Tecnologia del BMW Group, la società svedese Mecel Engine Systems ha sviluppato un sistema di accensione progettato su misura per rispettare gli importantissimi limiti di infiammabilità dell’idrogeno. Ciò ha portato ad un aumento dell’efficienza e ad una riduzione dei consumi. Per rendere le proprietà dell’idrogeno più chiare per i futuri sviluppi di serie, l’IFP (l’Institut français du petrole) e l’Università delle Forze Armate Federali Tedesche hanno sviluppato due modelli di simulazione per la combustione dell’idrogeno nel cilindro. Utilizzando il motore ottico della University of Technology di Graz, i ricercatori sono riusciti ad osservare il comportamento di combustione dell’idrogeno ed a controllare i modelli di calcolo al computer. Questi modelli sono stati poi integrati nello strumento di calcolo commerciale Ansys CFX sviluppato dalla Ansys tedesca.

Per ottenere il massimo beneficio dagli sforzi dei ricercatori europei e degli USA, il Centro Ricerche Ford ad Aachen ha costruito i collegamenti transatlantici e ha coordinato la condivisione dei risultati tra i ricercatori europei e gli specialisti americani dell’idrogeno. Insieme all’HylCE, il Dipartimento statunitense dell’energia sta anche promuovendo un progetto di motore ad idrogeno avviato dalla Ford (USA) ed ha ordinato a due laboratori nazionali, in Illinois ed in California, nonché ad università nordamericane di portare avanti questo lavoro.

In conclusione, il prof. Raymond Freymann, capo del settore Ricerche e Tecnologia del BMW Group, ha così commentato: “Il motore a combustione rappresenta uno dei prodotti industriali più sviluppato. Sono stati investiti oltre cent’anni nel suo sviluppo. Esso presenta alti livelli di prestazioni e di flessibilità, con bassi costi e facile manutenzione quotidiana. Con l’utilizzo dell’idrogeno, si è già ottenuta una soluzione tecnica ben sviluppata per la mobilità sostenibile. Siamo convinti che anche nel futuro la mobilità individuale, con l’utilizzo di motori a combustione ad idrogeno, rappresenterà e rimarrà un attraente metodo di trasporto”.

L’ANSYS, Inc., fondata nel 1970, sviluppa e commercializza a livello globale software e tecnologie per la simulazione ingegneristica largamente adoperati da ingegneri e progettisti in diversi settori dell’industria. Le attività della società sono concentrate sullo sviluppo di soluzioni aperte e flessibili che permettono agli utilizzatori di analizzare i progetti direttamente sul computer, offrendo così una piattaforma comune per lo sviluppo veloce, efficiente ed a costi contenuti del prodotto, dal concetto stesso alle prove e alle convalide finali. L’ANSYS ha 1.400 dipendenti in tutto il mondo e si avvale di strumenti CAE come ANSYS FEM, ANSYS CFX e Fluent, tutti riconosciuti come leader nel mercato e nella tecnologia. Come parte del progetto HylCE, l’obiettivo principale dell’ANSYS è stato quello dell’attuazione di modelli avanzati di combustione con l’ANSYS CFX, quale piattaforma CFD condivisa, che può essere utilizzata in simulazioni affidabili di motori a combustione interna alimentati ad idrogeno.

La BMW Forschung und Technik GmbH è al 100% una sussidiaria della BMW AG e fin dal 2003 è stata incaricata di dirigere i seguenti argomenti di ricerca per il BMW Group: tecnologia del veicolo, CleanEnergy (tecnologia ad idrogeno), EfficientDynamics (gestione intelligente dell’energia/motorizzazioni alternative), ConnectedDrive (sistemi di assistenza alla guida/sicurezza attiva) e ITDrive (architettura IT e tecnologia delle comunicazioni). L’autonomia legale di questa società limitata garantisce ampi spazi per lo sviluppo ed una flessibilità massima. L’accesso globale ai nuovi trend e alle tecnologie viene assicurato da una ben collaudata rete internazionale con basi di supporto a Palo Alto e Clemson (USA), a Tokyo (Giappone) e a Sophia Antipolis (Francia).

La HOERBIGER è leader mondiale nelle tecnologie della compressione, dell’automazione e delle motorizzazioni. Nel 2005, i suoi 4.700 dipendenti hanno contribuito a conseguire un giro d’affari di circa 650 milioni di euro. Le attività si concentrano sui sistemi, sui componenti e sui servizi per compressori e per motori a benzina, sui componenti pneumatici ed idraulici per l’industria automobilistica e per l’ingegneristica meccanica e sui sistemi per cambi/frizioni per automobili e veicoli commerciali.

La IFP, Centro Internazionale di Ricerche e di Addestramento, sta sviluppando le energie del trasporto per il 21° secolo. Offre alle amministrazioni pubbliche e all’industria soluzioni innovative per una transizione agevolata alle energie ed ai materiali di domani – più efficienti, più economici, più puliti e comunque sostenibili. Per raggiungere i suoi obiettivi, l’IFP ha cinque priorità strategiche che si complementano: allontanare i confini dell’esplorazione e della produzione del petrolio e del gas; convertire quante più materie prime possibili in energia per il trasporto; sviluppare veicoli puliti e dai consumi ridotti; diversificare le fonti di carburante; catturare ed immagazzinare CO2 per combattere l’effetto serra. Come parte integrante dell’IFP, la sua scuola avanzata d’ingegneria prepara le generazioni future per affrontare queste sfide.

La MAN Nutzfahrzeuge AG è uno dei principali fornitori internazionali per autocarri, autobus e trasporto in genere. La MAN autocarri e autobus costruisce mezzi da 6 a 50 tonnellate, veicoli pesanti speciali fino a 300 tonnellate, autobus urbani ed interurbani. Inoltre, la MAN sviluppa e produce motori diesel e benzina per tante applicazioni sia mobili che stazionarie.

La Mecel Engine Systems offre servizi e prodotti per il monitoraggio ed il controllo della combustione all’avanguardia della tecnologia. La Mecel Engine Systems si vanta di unire l’ingegneria innovativa con la qualità. Come tale, La Mecel Engine Systems ha fornito prodotti e servizi in diverse applicazioni, come sistemi di misurazione di correnti ioniche, sistemi di controllo motori, sistemi di accensione ed altri dispositivi elettronici per veicoli.

La UBWM – Università delle Forze Armate Tedesche – Dipartimento di tecnologia aerospaziale – Istituto di termodinamica. L’Università delle Forze Armate Tedesche è un piccolo campus universitario con circa 2.500 studenti militari e civili che ricevono il loro diploma dopo trentanove mesi di studi. Le ricerche effettuate presso l’Istituto di termodinamica (2 professori e 25 addetti tra tecnici e personale scientifico) sono concentrate nei campi della combustione numerica e sperimentale, dello scambio di turbolenza termica, dell’aeroacustica e dell’aerotermodinamica dei flussi ipersonici.

La Volvo Technology Corporation (VTEC) è una società innovativa che, su basi contrattuali, inventa, ricerca, sviluppa e integra nuovi concetti e nuove tecnologie di prodotto e di attività nell’ambito dell’industria del trasporto e dei veicoli. Il lavoro viene svolto principalmente in aree di tecnologia chiave: beni non durevoli, produzione, veicoli, propulsione e motorizzazioni alternative, elettronica e metodi. I clienti principali sono i settori commerciali del Volvo Group. La VTEC ha quasi 400 dipendenti ed ha sede a Gothenburg, nonché presso gli stabilimenti della Volvo di Lione (Francia) di Greensboro (USA).

L’obiettivo base dell’Istituto per i motori a combustione interna e per la termodinamica presso l’Università tecnologia di Graz (TUG) è quello di portare avanti l’insegnamento e le ricerche, riconosciuti internazionalmente, nei campi dell’utilizzo dell’energia, dei motori e della tecnologia del trasporto ed, in particolare, del loro impatto sull’ambiente. Il reparto Sistemi di combustione innovativi studia nuovi sistemi di combustione di carburanti tradizionali, come il gasolio e la benzina, che presentano ancora un alto potenziale per quanto riguarda l’efficienza e la riduzione delle emissioni di particolato e di NOx. Inoltre, nuovi sistemi di combustione che impiegano carburanti alternativi (per esempio, gas naturale) e fonti di energia (per esempio, idrogeno) diventano sempre più importanti. In genere, queste attività di ricerca si concentrano su tutti gli obiettivi, quali massima efficienza e concentrazione di potenza, nonché sulle emissioni più basse.

Il Ford Research Center Aachen: ingegneria innovativa, ottime dinamiche di guida, design personalizzato – le nostre ricerche nel campo automobilistico ci hanno fatto diventare uno dei maggiori costruttori automobilistici del mondo. Circa 190 dipendenti, compresi 20 a Dunton (UK), lavorano nel Ford Forschungszentrum Aachen GmbH su tecnologie impegnative per i veicoli del futuro. Al momento, le nostre ricerche sono concentrate sullo sviluppo di nuovi motori diesel, sulle dinamiche dei veicoli, sulla telematica e sulla mobilità, sullo sviluppo di nuovi materiali, sull’elettronica dei veicoli, sulla gestione dell’energia e sulle motorizzazioni alternative.