Ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (nota come UNSW Sydney) hanno convertito con successo un motore diesel per funzionare come motore ibrido idrogeno-diesel, riducendo le emissioni di CO2 di oltre l’85%.
Il team di ricercatori guidato Shawn Kook membro della Scuola di ingegneria meccanica e responsabile del Laboratorio di ricerca sui motori presso Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), ha trascorso circa 18 mesi a sviluppare il sistema a doppia alimentazione a iniezione diretta di idrogeno-diesel, significa che i motori diesel esistenti come carburante potranno funzionare utilizzando il 90% di idrogeno.
I ricercatori affermano che qualsiasi motore diesel utilizzato nei camion e nelle apparecchiature elettriche nei settori dei trasporti, dell’agricoltura e dell’estrazione mineraria, potrebbe in definitiva essere adattato al nuovo sistema ibrido.
L’idrogeno verde, che viene prodotto utilizzando fonti di energia pulita e rinnovabile come l’eolico e il solare, è molto più ecologico del diesel. Shawn Kook e il suo team di ricercatori nel loro studio pubblicato nella rivista International Journal of Hydrogen Energy, hanno evidenziato che l’uso del loro brevettato sistema di iniezione di idrogeno, riduce le emissioni di CO2 a soli 90 g/kWh, l’85,9% in meno rispetto alla quantità prodotta dal motore diesel.
Shawn Kook ha affermato:
«La nostra nuova tecnologia riduce significativamente le emissioni di CO2 dei motori diesel esistenti, quindi potrebbe svolgere un ruolo importante nel ridurre la nostra impronta di carbonio, soprattutto in Australia con tutte le nostre industrie minerarie, agricole e altre industrie pesanti in cui i motori diesel sono ampiamente utilizzati. Abbiamo dimostrato che possiamo prendere i motori diesel esistenti e convertirli in motori più puliti che bruciano carburante a idrogeno. Essere in grado di adattare i motori diesel già disponibili è molto più veloce che aspettare lo sviluppo di sistemi di celle a combustibile completamente nuovi che, su scala più ampia, per almeno un decennio, non potrebbero essere disponibili in commercio. Considerando il problema delle emissioni di carbonio e del cambiamento climatico, abbiamo bisogno di soluzioni più immediate per affrontare il problema di tanti motori diesel attualmente in uso».
Iniezione diretta di idrogeno ad alta pressione
La soluzione realizzata dal team di ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), mantiene l’iniezione diesel originale nel motore, ma aggiunge un’iniezione di carburante a idrogeno direttamente nel cilindro.
La ricerca condotta in collaborazione con Shaun Chan e Evatt Hawkes, professori della Scuola di ingegneria meccanica dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), ha scoperto che l’iniezione diretta di idrogeno specificatamente temporizzata, controlla le condizioni della miscela all’interno del cilindro del motore, risolve le nocive emissioni di ossido di azoto che sono state un grave ostacolo per la commercializzazione dei motori a idrogeno.
Shawn Kook ha affermato:
«Se metti l’idrogeno nel motore e lo lasci mescolare insieme, otterrai molte emissioni di ossido di azoto (NOx), che è una causa significativa di inquinamento atmosferico e piogge acide. Abbiamo dimostrato nel nostro sistema che se lo rendi stratificato, ovvero in alcune aree c’è più idrogeno e in altre c’è meno idrogeno, allora possiamo ridurre le emissioni di NOx al di sotto di quelle di un motore puramente diesel».
È importante sottolineare che il nuovo sistema a doppio carburante a iniezione diretta idrogeno-diesel, non richiede elevata purezza di idrogeno che deve essere utilizzato in sistemi alternativi a celle a combustibile a idrogeno ed è più costoso da produrre.
I ricercatori hanno detto che rispetto ai motori diesel esistenti, nell’ibrido diesel-idrogeno è stato ottenuto un miglioramento dell’efficienza di oltre il 26%. Tale maggiore efficienza si ottiene controllando in modo indipendente la fasatura (o fase) dell’iniezione diretta dell’idrogeno, nonché la fasatura dell’iniezione del diesel, consentendo il pieno controllo delle modalità di combustione: combustione dell’idrogeno premiscelata o controllata dalla miscelazione.
Il team di ricercatori desidera consultare investitori, spera di poter commercializzare il nuovo sistema nei prossimi 12-24 mesi. Hanno detto che potenzialmente l’uso più immediato della nuova tecnologia è nei siti industriali dove sono già presenti linee di alimentazione permanenti di carburante a idrogeno, tra questi vi sono i siti minerari, dove gli studi hanno dimostrato che circa il 30% delle emissioni di gas serra è causato dall’uso di motori diesel, principalmente nei veicoli minerari e nei generatori di energia. Il mercato australiano dei generatori di corrente esclusivamente diesel è stimato in circa 765 milioni di dollari.
Shawn Kook in conclusione ha affermato:
«Nei siti minerari, dove viene convogliato l’idrogeno, possiamo convertire i motori diesel esistenti che vengono utilizzati per generare energia. In termini di applicazioni in cui il carburante a idrogeno dovrebbe essere immagazzinato e spostato, ad esempio in un motore di camion che attualmente funziona esclusivamente a diesel, allora dovremmo anche implementare un sistema di stoccaggio dell’idrogeno da integrare nel nostro sistema di iniezione. Penso che la tecnologia generale per quanto riguarda lo stoccaggio mobile dell’idrogeno debba essere ulteriormente sviluppata perché al momento è una bella sfida».
