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lunedì 26 gennaio 2015

Idrogeno nella PU Mercedes ? Ecco perchè non è possibile !

In questo periodo tramite un'intuizione dei nostri colleghi di F1analisitecnica.com si è diffusa una particolare tesi , poi riportata anche da parecchi altri siti del settore ,  che potrebbe spiegare l'incredibile differenza di potenza che la Mercedes ha rispetto i suoi avversari di Renault e Ferrari , ma anche rispetto alle stesse vetture rivali sempre motorizzate Mercedes che montano anche lo stesso sistema di recupero dell'energia.
Questa interessante teoria si basa su un piccolo, ma allo stesso tempo molto grande, spiraglio presente nell'articolo 5.14.2 del regolamento tecnico in cui si parla del fatto che non si può additivare il motore con spray di sostanze esterne ma non si parla di eventuali sostanze provenienti dai gas di recupero della lubrificazione .  E infatti nel regolamento tecnico non si fa menzione alla composizione che deve avere il lubrificante .
Da qui parte allora l'ipotesi dei nostri colleghi secondo cui è possibile realizzare un lubrificante contenente molecole che , all'interno del motore termico opportunamente dotato di elemento catalizzatore attraverso un processo di reforming catalitico , rilasci idrogeno . Infatti è risaputo che aggiungere idrogeno nella combustione di idrocarburi in motori termici convenzionali offre grandi benefici e non a caso è una tecnologia usata anche dalla Nasa sui suoi Shuttle .
Secondo loro a motore freddo l'idrogeno sarebbe conservato in maniera stabile nel lubrificante ovvero nell'idruro metallico o nella struttura in carbonio e viceversa a motore caldo l'idrogeno verrebbe rilasciato dal carter a quello che nel regolamento viene citato come "engine sump breather gases che poi fluirebbe nel compressore per seguire il percorso previsto dal regolamento .
Il dosaggio dell'idrogeno avverrebbe tramite una valvola moog (un ellettrovalvola a pressione ) in ingresso al compressore .
I vantaggi di una soluzione del genere come scrivono anche loro sarebbero molteplici : migliorerebbe la combustione , aumenterebbe il numero di ottani della benzina , la miscela sarebbe più magra , diminuirebbero le probabilità di detonazioni all'interno dell'unita termica e si avrebbe quindi più potenza a parità di una minor quantità di carburante imbarcato .
Oltre al fatto che la Mercedes possiede ampiamente le conoscenze necessarie all'uso dell'idrogeno tramite la sua campagna di sviluppo dell'idrogeno sulle vetture stradali .
Ora questa teoria è sicuramente molto interessante anche se ovviamente come scritto da loro non è detto che sia realtà , ma visto che comunque molte persone sui social o ci credono oppure hanno ancora delle perplessità al riguardo abbiamo deciso di dimostrarvi perché tale ipotesi è completamente infattibile e per essere sicuri di non scrivere baggianate abbiamo chiesto conferme ai nostri dubbi ad un nostro caro amico l'ingegner Paolo Filisetti .  
All'inizio dell'articolo prima viene citato il reforming catalitico per la produzione di idrogeno all'interno della vettura e poi si scrive che viene conservato all'interno del serbatoio dell'olio. Entrambe delle ipotesi non credibili . Il reforming catalitico è un processo industriale attuato per aumentare il numero di ottani di una miscela idrocarburica ( e quindi si può produrre idrogeno , è vero  ) ed è quindi ovvio chiedersi come è possibile fare tutto questo all'interno di una  vettura di F1 ? E' ovviamente impossibile. Come anche la seconda tesi dell'immagazzinamento nel lubrificante o nella struttura in carbonio . E' risaputo che uno dei problemi principali dell'idrogeno è proprio il suo immagazzinamento e non ci pare probabile poterlo additivare all'interno del lubrificante . L'idrogeno può essere stoccato sotto pressione , in forma liquida ( a -253°C) , o tramite reazioni chimiche reversibili con diverse sostanze formando idruri metallici ( come citato nell'articolo ) oppure allo stato liquido sotto forma di ammoniaca . Ma non crediamo che siano processi che si possano applicare così facilmente ..
Ma proviamo ora ad immaginare che tramite qualche assurda furbata o nei modi prima citati si riesca ad immagazzinare l'idrogeno . Per avere una efficace quantità di molecole di idrogeno non è certo indicato il recupero dei vapori d'olio nella presa d'aria del motore anche perché la quantità di  recupero varia con il passare dei giri (molta all'inizio e poca alla fine ) e dunque impossibile creare una "miscela" aria , benzina e molecole di idrogeno stabile . La quantità di idrogeno deve essere misurabile e di certo questo non avviene passando dal recupero nebulizzato nel cassoncino di aspirazione. Ci dovrebbe essere un trafilaggio voluto e controllato in camera di combustione ma allora si avrebbe un consumo di lubrificante abnorme . Tutto alquanto improbabile .
Ma proviamo ad andare avanti ammettiamo che ad inizio gara si abbia parecchio olio di recupero visto che c'è molto olio nel serbatoio . Ad ogni accelerazione in teoria un tot di molecole di idrogeno dovrebbero garantire un aumento di potenza ; ebbene si avrebbe un boost nelle parti lente del tracciato perché la temperatura dell'olio sale avendo meno aria che raffredda il suo radiatore dedicato , mentre si avrebbe meno boost in rettilineo dove la quantità d'aria è maggiore .
A questo punto si rivelerebbe un boost inutile in quanto si avrebbe più potenza quando non serve e meno quando serve ; ci sembra ovvio che il flusso di miscela deve essere proporzionale alla apertura della farfalla e ciò è possibile se il rapporto delle componenti carburante/ comburente è un dato certo . Oltre al fatto che un boost del genere amplierebbe uno dei problemi dei motori ad alti giri di rotazione ovvero quello della detonazione della miscela prima della scintilla che provocherebbe gravi problemi di affidabilità . Un  rischio che di sicuro non è indicato prendersi con soli 5 motori ( quest'anno solo 4 ) disponibili nell'arco dell'intera stagione .
E come riflessione finale è importante pensare che questo non sarebbe uno stratagemma intelligente per una casa che è in F1 per promuovere la vendita di veicoli stradali, in particolare nel far capire che sono loro quelli con la miglior tecnologia ibrida di tutti .
Quindi questa era di sicuro un'idea intelligente , onore al merito,  ma le difficoltà per poterla mettere in pratica sono troppe e di sicuro i segreti della Mercedes sono altri ,  anche se qualcosa nella benzina è certo che si nasconda .

1 commento:

  1. Salve, sono Rosario Zorzi autore della lettera a F1analisitecnica.com da cui è nata tutta la discussione.
    Vorrei condividere alcune riflessioni su quanto scritto:
    Nessuno pensa, ovviamente, di stoccare l'idrogeno in forma gassosa, ma stiamo considerando la possibilità di utilizzare una frazione del lubrificante ovvero di stoccare lo stesso in idruri metallici e far fluire l'idrogeno prodotto alla stregua dei gas di blow-by o, al limite, di produrlo dalla stessa benzina direttamente nel collettore di aspirazione tramite micro fuel converter microplasmatron. Dal punto di vista tecnico la soluzione è fattibile, ovviamente non possiamo dire che sia stata effettivamente realizzata.
    Considerando ad esempio anche solo l'ipotesi dell'idruro metallico bisogna sapere che esiste un materiale noto come ammonio borano, borano ammoniaca o idruro di azoto inorganico e boro NH3BH3 che assorbe idrogeno fino al 20% in peso rilasciandolo gradualmente somministrandogli calore ad una temperatura variabile da 80 a circa 200° (temperature assolutamente compatibili con il lubrificante utilizzato come fluido termovettore)

    l'ammonio borano rilascia l'idrogeno in due successive fasi:

    NH3BH3 → NH2BH2 + H2 ~ 80 – 110°C
    NH2BH2 → NHBH + H2 ~ 120 – 180°C

    Quindi, volendo fare un esempio, è ragionevole ipotizzare di stoccare circa 2 kg di idrogeno in poco più di una decina di Kg di borano di ammonio nel fondo del serbatoio del lubrificante utilizzato anche come zavorra. Cosa fattibile considerando anche le dichiarazioni recenti di Pat Symonds DT Williams: "La FW36 doveva caricare una ragionevole quantità di zavorra, per questo siamo riusciti sulla FW37 ad apportare diverse modifiche interessanti senza il timore di aumentare troppo la massa".

    Per quanto riguarda la difficoltà tecnologica della stabilizzazione del rilascio di Idrogeno dall'idruro, penso che Mercedes abbia un'esperienza ultraventennale nella ricerca e realizzazione di serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno quindi abbia tutta la tecnologia sufficiente per risolvere questi problemi.

    Bisogna considerare che già oggi esiste una tecnologia commerciale che prevede l'uso di questo materiale incapsulato in un contenitore di polistirene realizzando delle piccole sfere.
    Secondo la società produttrice Cella energy, potranno essere usate per alimentare le auto del futuro senza i problemi di sicurezza legati ai metodi di stoccaggio 'tradizionali'. Uno dei possibili usi indicato è proprio equivalente a ciò di cui parliamo:
    "The hydrogen can also be used as a supplement to reduce current emissions in gasoline, diesel, JP-8, jet-fuel or kerosene."
    http://www.hydrogencarsnow.com/blog2/index.php/hydrogen-fuel-production/cella-energy-uses-coaxial-electrospinning-to-create-low-cost-h2/
    http://technews.it/eeRca
    http://cellaenergy.com/our-materials/

    Per quanto riguarda poi l'immagine della casa io penso che ne esca assolutamente rafforzata perchè questo non è affatto un semplice "stratagemma" per vincere delle corse, ma una vera innovazione tecnologica che potrebbe diventare realtà nelle auto di serie nel prossimo futuro anche per gestire la transizione da motore termico con carburante convenzionale alle probabili future fuel cell.

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