La mia idea parte dal fatto che nelle auto ibride le batterie pesano e hanno una capacità limitata, oltre ad avere un numero limitato di cicli di vita dopo di cui vanno sostituite.
E allora si potrebbe usare uno scheme del genere:
- il motore a combustione interna produce elettricità, come prima
- invece di stoccare l'elettricità nelle batterie, si usa per elettrolizzare dell'acqua e produrre idrogeno in una cella a pressione; l'idrogeno viene così stoccato in una bombola (che dovrebbe pesare meno di una batteria di uguale capacità energetica, naturalmente; poi vediamo qualche conto)
- l'idrogeno viene preso dalla bombola e usato in una cella combustibile per produrre l'elettricità necessaria ai motori che muovono le ruote.
La cosa funziona se
a) la resa energetica è accettabile
b) il peso delle bombole è minore di quello delle batterie
Partiamo da 1 m³ di idrogeno. Il suo potere calorifico inferiore è 242000/22.414=10800 kJ, cioè 3000 Wh.
In una fuel cell con un rendimento del 50% produce 1500 Wh di energia elettrica.
Per stoccare la stessa quantità di energia con una batteria al litio avente una capacità di 150 Wh/kg ci vorrebbero 10 kg di batterie.
1 m³ di idrogeno a 200 bar occupa un volume di 5 litri; una bombola di 5 litri a 200 bar pesa più o meno 10 kg, a spanne. Quindi il fattore peso non è sfavorevole.
Per produrre 1 m³ di idrogeno occorrono circa 5 kWh nel migliore dei casi.
Un motore a benzina con un rendimento del 30% per produrre quei 5 kWh deve bruciare benzina o gasolio per 5/0.3=16.7 kWh di calore di combustione.
E dato che 1 m³ di idrogeno produce in una cella a combustibile 1,5 kWh di energia, il rendimento complessivo della catena benzina-motore-generatore-elettrolisi-fuel cell è 1.5/16.7=9 %, da ridurre all'8% per tener conto del rendimento del generatore elettrico.
Il motivo di questo rendimento così basso sta sostanzialmente nel rendimento dell'elettrolisi dell'acqua per produrre l'idrogeno (1.5/5=30%). E qui c'è poco da guadagnare.
Vantaggi di un sistema del genere: risparmio di peso, se la bombola dell'idrogeno pesa meno delle batterie equivalenti (occorrono però bombole di materiali speciali). E nessun degrado come si ha con le batterie. (secondo Wikipedia le batterie al litio perdono il 20% all'anno di capacità, cosa che nessuno dice, quindi non sono eterne)
Svantaggi: basso rendimento energetico, maggiore complessità.
Fate un po' voi...
E allora si potrebbe usare uno scheme del genere:
- il motore a combustione interna produce elettricità, come prima
- invece di stoccare l'elettricità nelle batterie, si usa per elettrolizzare dell'acqua e produrre idrogeno in una cella a pressione; l'idrogeno viene così stoccato in una bombola (che dovrebbe pesare meno di una batteria di uguale capacità energetica, naturalmente; poi vediamo qualche conto)
- l'idrogeno viene preso dalla bombola e usato in una cella combustibile per produrre l'elettricità necessaria ai motori che muovono le ruote.
La cosa funziona se
a) la resa energetica è accettabile
b) il peso delle bombole è minore di quello delle batterie
Partiamo da 1 m³ di idrogeno. Il suo potere calorifico inferiore è 242000/22.414=10800 kJ, cioè 3000 Wh.
In una fuel cell con un rendimento del 50% produce 1500 Wh di energia elettrica.
Per stoccare la stessa quantità di energia con una batteria al litio avente una capacità di 150 Wh/kg ci vorrebbero 10 kg di batterie.
1 m³ di idrogeno a 200 bar occupa un volume di 5 litri; una bombola di 5 litri a 200 bar pesa più o meno 10 kg, a spanne. Quindi il fattore peso non è sfavorevole.
Per produrre 1 m³ di idrogeno occorrono circa 5 kWh nel migliore dei casi.
Un motore a benzina con un rendimento del 30% per produrre quei 5 kWh deve bruciare benzina o gasolio per 5/0.3=16.7 kWh di calore di combustione.
E dato che 1 m³ di idrogeno produce in una cella a combustibile 1,5 kWh di energia, il rendimento complessivo della catena benzina-motore-generatore-elettrolisi-fuel cell è 1.5/16.7=9 %, da ridurre all'8% per tener conto del rendimento del generatore elettrico.
Il motivo di questo rendimento così basso sta sostanzialmente nel rendimento dell'elettrolisi dell'acqua per produrre l'idrogeno (1.5/5=30%). E qui c'è poco da guadagnare.
Vantaggi di un sistema del genere: risparmio di peso, se la bombola dell'idrogeno pesa meno delle batterie equivalenti (occorrono però bombole di materiali speciali). E nessun degrado come si ha con le batterie. (secondo Wikipedia le batterie al litio perdono il 20% all'anno di capacità, cosa che nessuno dice, quindi non sono eterne)
Svantaggi: basso rendimento energetico, maggiore complessità.
Fate un po' voi...
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