Motore a ciclo Brayton ad aria calda

Per approfondire meglio...

Di che ciclo parli?
Tonino50 per cortesia non fare copia-incolla senza citare la fonte "spacciando" per tuo il lavoro di altri.
Lo spirito del forum non è questo...

Scusate ma mi accorgo che molti siete favorevoli al motore a vapore con una resa del 10% ed uno spreco del 90%.
Il motore a vapore deve sprecare acqua per funzionare,utilizzare combustibili fossili, in pratica inquinamento ed aumento effetto serra a causa dell'eccesso di calore non utilizzato immesso nell'ambiente.
Allora io proporrei un'altra modifica del motore stirling, vediamo cosa ne pensate.
Il motore contiene all'interno un liquido-vapore diciamo per esempio solamente acqua. Lavoro a temperatura anbiente 25 gradi C = 298 K e a 300 gradi C = 598 K .
Nella zona del pistone freddo 25 gradi la pressione è molto bassa, ma nella zona del pistone caldo 300 gradi l'acqua immediatamente vaporizza spingendo il pistone e ricavando la lavoro. Il vapore caldo sale su verso il pistone freddo e si condensa nuvamente in un ciclo continuo. Teoricamente il rendimento di questo ciclo dovrebbe essere R= 1- T2/T1= 1 - 300/600 = 0.5 circa.
E' una sorta di di motore stirling e vapore in cui però il vapore viene riciclato.

.E' una tua opinione. Poi ci spiegherai perchè nei "nostri motori si sprecherebbe il calore ed invece nei tuoi "l'energia termica acquisita dal sole potrà invece essere utilizzato per riscaldare l'acqua.". Pensi forse che non si faccia già abitualmente?
Comunque, per il mio lavoro metto le mani su motori a vapore con rese reali del 58%, da cui viene l'energia elettrica per una bella fetta dell'Italia. Rese reali, non inventate: è abbastanza?
Nessuna delle affermazioni è vera, salvo che secondo le potenze volute venga progettato apposta per comportarsi così

Premesso che io non vendo motori stirling ma parlo solo da appasionato, non mi occupo nemmeno di meccanica.
Quello che dici tu di una resa del 58% per me è una assoluta novità. In letteratura le rese sono ben altre.Il consumo di acqua è reale, l'inquinamento ambientale è reale, il consumo di combustibli fossili è reale.
Se si consumassero scarti di lavorazione legno ecc. , questo potrebbe essere ecocompatibile.
Per quando riguarda l'utilizzo del vapore nello stirling cosa ne pensi?

????
"Torino: Centrale di Moncalieri
... Il 2° GT raggiunge, in assetto elettrico, un rendimento complessivo superiore al 58%. In assetto di cogenerazione, il rendimento complessivo è del 90%.
... Il 3° GT raggiunge, in assetto elettrico, un rendimento complessivo superiore al 57%. In assetto di cogenerazione, il rendimento complessivo supera l’87%. "

"La prima centrale al Mondo basata su tecnologia GE
on una potenza complessiva di 878 megawatt, il progetto Eurostar sfrutterà la tecnologia GE per dare energia alla città di Istanbul .... possibilità di raddoppiare la produzione del primo impianto IRCC (Integrated Renewables Combined-Cycle) mai realizzato al mondo.
... Alle condizioni operative della centrale di MetCap, questa tecnologia consente di raggiungere il record di 69% di efficienza termica. In aggiunta all’impiego dei nuovi standard globali di efficienza, la centrale Dervish sarà caratterizzata dall’assenza di scarico liquido"

"Enel Ogk-5, nuova potenza per la centrale negli Urali
L’efficienza del nuovo CCGT è di circa il 58%,"

Posso aggiungerne molte altre. quella di Turano, quella di Livorno ferraris, quella di Torino Nord, e chi più ne ha più ne metta. E' vero, sono cicli combinati, ma sarebbe un suicidio economico non farli. E infatti, lo fanno tutti.

Quale consumo d'acqua? Al massimo, se ne va qualcosa con gli spurghi..., di cosa parliamo? Il gas naturale, usato per convenienza nelle centrali più grandi, è il meno inquuinante di tutti. Per il resto, lo stirling ha le STESSE applicazioni del vapore e verrebbe alimentato dalle stesse fonti, quindi l'inquinamento è identico Solo nelle megacentrali. Dal momento che non esiste e non esisterà mai uno stirling da 1000 MW o anche solo da 200kW (non mi risulta nulla sopra i 35 kW, ma anche i motori da 3 kW disponibili sono pochissimi e costosissimi) , le applicazioni di cui si parla sono esclusivamente domestiche. E nelle applicazioni domestiche la situazione si rovescia, non c'è nessuna convenienza ad usare combustibili fossili che si pagano a prezzo pieno (mentre i grandi consumatori come le centrali possono fare contratti scontati per grosse quantità)
Quindi, si parla solo di recupero di calore da fonti alternative o da biomasse. E con un costo MINIMO degli Stirling di 15000 euro all kW e la sua bassa efficienza, non esiste alternativa ragionevole al vapore.
Un ciclo del genere non esiste: o è uno stirling, oppure è un rankine.

@livingreen

La testimonianza di un professionista del settore è preziosa per i frequentatori del forum.

Ma i numeri che ci sono nei grandi impianti industriali rischiano di alimentare false illusioni in appassionati ed hobbisti.
Nel ciclo combinato il rendimento è dato dalla somma di un ciclo a combustione interna e di un ciclo a vapore.
E il contributo del ciclo a vapore arriva forse alla metà del totale.

E' fondamentale invece accettare il fatto che in un ambito domestico la situazione è ben diversa e anche un impianto con resa elettrica al 10% in assetto cogenerativo potrebbe arrivare ad un rendimento complessivo del 90%.
Dal punto di vista commerciale, una soluzione del genere però deve sottostare ad un vincolo di costo che renda conveniente l'investimento.

Citi le tue fonti?

Dipende dagli utilizzi, ma direi che suppergiù hai ragione... ma è anche vero che non si considera mai il "solo" rendimento del motore a vapore. I cicli combinati nascono proprio per sfruttare ogni caloria del combustibile per fornire lavoro e quindi energia.
Se come dici tu invece consideriamo il rendimento totale (che è poi quel che ci interessa) che siamo in cogenerazione con un CCGT o con un Totem non importa: siamo sempre come minimo al 90% di efficienza. Cambia solo la proporzione e quindi la quantità di EE prodotta.
Per fare un esempio tralasciando la termocucina, abbiamo in commercio comuni caldaie da 30 kW che contengono un sistema di generazione di EE da 1 kW , vedi Vaillant, Viiessman, Whispergen e Baxi.

Microcogeneratore Vitotwin 300-W

L'applicazione cogenerativa non solo non è una novità, ma anzi è ben nota alle case produttrici di caldaie.
Il prodotto del gruppo Viessman che ha linkato Livingreen è favoloso dal punto di vista tecnico e concettuale.
Ma quanto costa?

Per chi volesse approfondire sullo stirling consiglio:

http://www.energeticambiente.it/moto...-stirling.html

Io parlo di tecnologia ed innovazione non di cose conosciute e già presenti nel mercato.
Sono senz' altro da apprezzare i prodotti già esistenti sul mercato, già citati da Living, ma io parlo di quello che si può e si deve migliorare in un prossimo futuro.

Per chi si accontenta di quello esistente o si occupa di impiantare prodotti esistenti, va bene lo posso capire.
Se si deve utilizzare quello che la tecnologia ci offre oggi, va bene siamo a un buon livello di sfruttamento delle tecnologie e dei combustibili oggi esistenti. Non voglio e non cito nessun prodotto per non fare pubblicità a nessuno. Non ho nessun interesse in tal senso.
Ma quello che percepisco io oggi è ,in questo momento storico, quello di una svolta storica di passare a combustibii ecocompatibili.
Signori diciamolo chiaramente il male del secolo colpisce sempre più persone. Vogliamo continuare ancora cosi?

Tutti quanti vorrebbero passare ai combustibili ecocompatibili (ma che non c'entra nulla col "male del secolo", gli effetti sono gli stessi).
Il problema è che non ci sono, a meno di volerli pagare 50 euro al litro.
Sull'innovazione tecnologica e l'aumento di efficienza che il mitico stirling dovrebbe portare, abbiamo già steso un velo pietoso, si tratta solo di fantasie. Con cicli a vapore e ORC si ottengono performance migliori, e ad un costo molto minore.

La vera sfida è portare al 90% di efficienza TUTTI i sistemi energetici in breve tempo, aumentare l'isolamento nelle abitazioni del "primo mondo" ed evitare lo scempio nel terzo mondo, dove si dà fuoco ad intere foreste per bruciare i residui delle coltivazioni che invece potrebbero finire in una centrale elettrica e migliorare il tenore di vita degli abitanti. Oppure passare dal fuoco di legna delle cucine (terza causa di morte nel terzo mondo) ai fuochi a gassificazione...

Parlare di motori termici senza considerare le sorgenti di calore è un po' come fare i conti senza l'oste.

In ambito domestico si possono individuare 4 possibili fonti di calore adatte alla cogenerazione:

1) Combustione di biomasse (legno, cippato, pellet, ...)
2) Combustione di combustibili fossili (gasolio, carbone, gas naturale, ...)
3) Solare non concentrato (solo con sistemi ORC) (la possibilità di impiego di questa fonte dipende dalla latitudine e da fattori climatici)
4) Solare concentrato (la possibilità di impiego di questa fonte dipende dalla latitudine e da fattori climatici)

Ognuna delle fonti elencate porta con sè dei costi importanti.

In questo panorama la produzione elettrica sarà sempre soltanto un bonus che si realizza in concomitanza della stagione fredda, cioè quando l'impianto di riscaldamento è in funzione. Per questo motivo è indispensabile che il costo di un impianto cogenerativo non superi in modo eccessivo quello di un impianto di riscaldamento tradizionale.
L'attuale offerta presente sul mercato è esageratamente fuori prezzo.

Esatto. La convenienza non si calcola come visto prima, altrimenti un gruppo elettrogeno del brico center da 750W a 89 euro sarebbe conveniente... visto che siamo sotto a 0,1 euro/watt.
Bisogna PER FORZA considerare anche il costo del combustibile e l'ammoratmento dell'intero impianto ne risente parecchio.

Quanto alla cogenerazione, sono completamente d'accordo: il calore bisogna saper dove metterlo, altrimenti tutto si trasforma in un comune ed antieconomico gruppo elettrogeno... ma le cose stanno cambiando. La tendenza originale era di avere un gruppo cogenerativo col massimo rendimento elettrico e sfruttare il calore residuo, allo scopo di vendere energia guadagnandoci e usare il calore residuo per risparmiare. Lo scopo era vendere, e basta.
La tendenza attuale nella microcogenerazione è opposta, fare calore e con una piccola spesa in più, risparmiare sulla bolletta fino ad azzerarla, e solo nel periodo invernale. Questo complica le cose dal punto di vista dei costi e degli ammortamenti, ma quel che importa è che è diverso il senso in cui viene sviluppato il sistema.

Per fare un'analogia, è la stessa cosa delle macchine ibride... o si sviluppano per uso cittadino, col massimo recupero energetico e con un piccolo motore ICE (ma poi in autostrada non possono competere coi consumi delle auto normali), oppure si cala parecchio la percentuale di ibridazione mantenendo un motore di buone prestazioni (ma poi in città, il recupero è minore e non riecono a competere con le full-hybrid)

Inserimento tardivo

Ciao a tutti ragazzi.
Mi inserisco tardivamente, ma mi sono letto tutta la discussione.
L'interrogativo originale ha purtroppo laciato il posto a quello che c'è in giro a livello industriale.
Le due filosofie sono molto diverse, come diverse sono le esigenze.
A livello di Megawatt di potenza conta la concentrazione di potenza, quindi invariabilmente le uniche macchine utilizzate sono le turbine. Va da sè che con le turbine, che richiedono combustione a pressione costante, si usa il ciclo Brayton.
Sono poi tutti cicli combinati, in cui il calore di scarico della turbogas viene utilizzato come calore in entrata di un ciclo a vapore Rankine. Di nuovo turbine. I rendimenti complessivi sono quelli che cita Livingreen.
Non è fantascienza, sono numeri noti ed effettivamente realizzati.
Quando le potenze scendono, di diversi ordini di grandezza, entrano in gioco i motori volumetrici.
I motori a combustione interna sono un esempio sotto gli occhi di tutti. Efficienze altissime in relazione alla dimensione della macchina, 38-40% per un benzina, 39-48% per un diesel. E parliamo di motori per autotrazione, dove la necessità di guidabilità costringe a scendere a compromessi. Per la generazione elettrica i rendimenti possono essere anche superiori.
Se è per questo esistono motori a combustione interna per impieghi navali che sfiorano il 55%. Ma di nuovo siamo a potenze di MW a cilindro.
Ma quando si scende molto con le potenze il discorso cambia.
Le dimensioni hanno un effetto deleterio sull'efficienza. Soprattutto su quella delle turbomacchine.
Ecco che di qualunque ciclo si parli, se stiamo pensanso a pochi kW di potenza elettrica, l'espansore di migliore efficienza resta il volumetrico. E' anche il motivo per cui non si trovano impianti ORC sotto i 100 kW. Dato che per motivi di affidabilità e mancanza di manutenzione vengono preferibilmente sviluppati con turbinette, non è pensabile di fare una turbina efficiente da 1 kW. Avrebbe dimensioni lillipuziane, circa 10 mm di diametro, ruoterebbe a 500.000 rpm per mantenere la velocità periferica (legata forzatamente alla velocità di uscita del fluido dal distributore) ed avrebbe dei giochi perimetrali tra palette e cassa eccessivi. Quindi rendimento pessimo. Già oggi la turbina di un ORC difficilmente supera il 45% di efficienza di espansione, il che porta l'efficienza complessiva del ciclo a circa il 10%.
Che è tanto se la sorgente è gratis, ma poco se la devi pagare.
In ogni caso la scaletta delle efficienze realizzate al meglio della tecnologia per impianti da circa 100-200 kW è all'incirca questa:

1) Motore Diesel: 45%
2) Motore Stirling:43%
3) Motore Benzina e Turbogas: 35%
4) Vapore d'Acqua:25%
5) Vapore ORC:15%

ma questo non risponde ancora alla domanda. Le tecnologie impiegate in questi impianti non sono alla portata dell'hobbista.
Su scala casalinga, 1 kW di potenza elettrica, quale è meglio?
Scartando l'ORC per pericolosità nel maneggiamento dei fluidi e i motori tutti a combustione interna rimangono a contendersela il Vapore d'Acqua e lo Stirling. Perlomeno all'interno di quanto realizzato finora.
La mia opinione è questa:
Lo stirling, se ben realizzato, è sicuramente superiore al vapore. Ma è molto, molto più difficile da realizzare bene.
Il vapore perdona quasi tutto. Non ci va un gran termodinamico a dimensionarlo ed è di sicuro funzionamento.
Questo è il motivo per cui si è affermato a suo tempo sullo stirling.
Ovvio che consuma di più, cioè rende di meno. Già i primi stirling consumavano la metà del carbone del corrispondente impianto a vapore. Ma si rompevano.
Chi vuole ottenere risultati subito deve rivolgersi al vapore. Lo stirling però ha un potenziale superiore.
Qualcuno ha citato nei post precedenti la resa di uno stirling con paraboloide del 30%.
Che sia tanto o poco, un impianto a vapore delle stesse dimensioni non sarebbe arrivato al 20%.

Tra l'altro suggerisco a chi si vuole cimentare con il vapore di sperimentare con l'alcool etilico. Ad 1 atm bolle a 64 °C circa, permettendo di recuperare energia meccanica (poca...) anche dal calore di pannelli solari piani.

Ma tenete tutti presente sempre una cosa: a livello hobbistico la qualità della realizzazione conta più di ogni altra cosa.
Vuol dire che un impiantino a vapore ben fatto probabilmente consumerà meno, cioè renderà di più, di uno stirling mal fatto.

... e considerando che la bassa tecnologia dei piccoli impianti a vapore li rendono realizzabili a nodico prezzo anche da un fabbro, mentre uno stirling è MOLTO più difficile e costoso, il vapore è vincente anche come prezzo finale.

Parole sante.
Analisi ben fatta da una persona competente ed equilibrata.
Pienamente d'accordo. Non saprei più cosa aggiungere.
Saluti.

Puoi aggiungere la parte finale del post di stranamore..

"Lo stirling, se ben realizzato, è sicuramente superiore al vapore. Ma è molto, molto più difficile da realizzare bene.
Il vapore perdona quasi tutto. Non ci va un gran termodinamico a dimensionarlo ed è di sicuro funzionamento.
Questo è il motivo per cui si è affermato a suo tempo sullo stirling.
.......
Vuol dire che un impiantino a vapore ben fatto probabilmente consumerà meno, cioè renderà di più, di uno stirling mal fatto."

Cioè, praticamente tutti gli stirling esistenti...

Stranamore, conoscerai penso i programmi di sviluppo di Caterpillar... quello sui Diesel promette di arrivare al 55% sui motori commerciali superiori ai 1000HP entro il 2013, e quello sviluppato sempre da CAT col DOE e l'ORNL di farlo anche successivamente sui motori a CNG. Già ora Hitachi dichiara quelle efficienze su gruppi da 8 MW. E il 55% è un risultato pazzesco.
E poi, ci sono gli altri motori, per esempio quelli a detonazione (gli RDE) che promettono efficienze ancora maggiori..
A quel punto, vedo ben poco con cui competere.

Il rendimento non è il parametro che permette di stabilire se un motore per cogenerazione può o non può avere mercato.
L'unica cosa che conta è se riuscirà o meno a ripagarsi con l'elettricità prodotta durante la sua vita operativa.

I motori a vapore hanno qualche speranza di farcela, gli Stirling nessuna.

La competizione è una bella cosa, se tutti corrono sullo stesso tracciato

Si, conosco i programmi di Caterpillar. Il DOE americano, presumo su input dall'alto (leggesi Obama), sta investendo molti soldi in compartecipazione con le più grandi aziende motoristiche per migliorare l'efficienza dei motori a combustione interna. Stanno affontando il problema della CO2 alla radice. Che è il modo migliore di affrontarlo. cioè consumando meno. Oltre a produrne meno si risparmiano dei bei soldi in combustibile.
Un altro programma veramente interessante per il mio settore è quello del SuperTruck.
Uno degli obiettivi del programma è la dimostrazione tecnologica di un motore (non importa di che tipo, gli americani sono pratici e badano al risultato) che renda in condizioni di crociera del camion il 55%.
Ad onor del vero tutti i concept presentati prevedono di arrivarci con il contributo del WHR (Waste Heat Recovery). Ma nello split il motore base farà il 51% ed il WHR il rstante 4%. Saranno quindi dei motori a ciclo combinato. Ma è un esercizio tecnologico notevole, perchè mettere un motore a ciclo combinato sotto la cabina di un camion non è uno scherzo. Soprattutto lo smaltimento del calore a bassa temperatura è un problema. E poi il 55% in un impianto da 350 kW totali di potenza massima è un risultato impensabile fino a qualche anno fa.
Comunque i primi veicoli marcianti avranno, perlomeno qui in europa, degli espansori volumetrici. Per i motivi citati nel post precedente.
Se un domani dovessero affermarsi veicoli ibridi (con batterie e motori elettrici in aggiunta al termico) allora prenderanno piede i cicli secondari con turbina. Ma direttamente collegata ad un generatore elettrico ad alta velocità. Ma per quello la strada è ancora lunga.

Però non è corretto confrontare direttamente questo tipo di motori con uno stirling od un vapore (da questo concetto l'ispirazione del titolo del post).
Semplicemente perchè sono due esigenze, quindi percorsi di gara, molto diverse.
I motori a combustione interna non temono rivali quando c'è da bruciare un combustibile liquido o gassoso.
Da questo punto di vista la battaglia con il vapore e lo stirling, ma anche con il Brayton, l'Ericsson e qualsivoglia altro tipo di motore, è stata vinta (quasi senza battaglia in verità) più di un secolo addietro.
Nessuna altra macchina concepita dall'uomo, nelle taglie di potenza dove sono applicabili, è mai risultata superiore ad un motore Diesel. Per darvi un termine di paragone un impianto a vapore per arrivare al 43% deve avere le dimensioni di una cattedrale. Invece un diesel li fa già con un motore industriale da 100 - 200 kW. Un 6 Lt turbo per capirci. Un metro cubo di roba all'incirca. Il primo motore di Rudolph Diesel fece, come prototipo, il 26%. Quando gli stirling facevano il 10 ed i vapore tra il 5 ed il 7%. E l'evoluzione non è finita. Mancava solamente la spinta economica del mercato.
Uno stirling, ma per un vapore è lo stesso, non teme la concorrenza di nessun diesel quando si tratta di convertire direttamente calore, non combustibile.
Semplicemente perchè nessun motore a combustione interna può funzionare con riscaldamento dall'esterno.
A meno di macchine molto particolari s'intende. Ma questa è una storia che potrà raccontare solamente dopo aver depositato un brevetto che sto scrivendo.
Quindi abbiamo delimitato due percorsi ed utilità distinte.
Chi vuole cogenerare a partire dal metano, e non è un amante della ricerca pura, farebbe bene a cercarsi un gruppetto con motore a combustione interna. Ce ne sono di prezzi modici e di rese alte.
Chi vuole cimentarsi con la biomassa od il solare dovrà arrangiarsi con quello che c'è tra lo stirling ed i vapore.
Ma la convenienza ci sarà solo se il combustibile sarà gratis, dati i rendimenti comunque bassi.
Il sole è una gran cosa, ma l'ammortamento dell'impianto può far costare l'energia più di quanto costrerebbe se fatta con il gasolio. Con la biomassa si è nel mezzo. Ma alla fine conviene realmente solo se la materia prima è veramente gratis.
Cioè se sei un contadino che la deve raccogliere comunque per pulire i campi e che magari se non la utilizza deve pure pagare per smaltirla negli impianti di compostaggio.
Diversamente, anche se te la regalasse tuo zio che abita a 100 km di distanza, sarebbe antieconomico. Il solo costo di trasporto si mangerebbe tutto.
Ma l'uomo è una scimmia veramente particolare. In particolare, rispetto alle altre scimmie, ha il dono dell'invenzione.
Cosa è per esempio fare il biodiesel dall'olio di colza se non il tentativo di far arrivare per vie traverse l'energia solare che è servita a far crescere la pianta dentro ad un motore diesel che è la macchina che ha la maggiore efficienza di conversione?
E funziona tecnicamente. Lo stesso dicasi per i gasogeni o i pirolizzatori.
Quella che manca ancora è la quadra economica. Ma magari prima o poi....

Quoto tutto, meno una cosa: la puntualizzazione sul diesel era OT, ed era riferita al tuo post dove mettevi i rendimenti in ordine discendente.
Per il resto, la penso come te: ribadisco solo che la differenza la fa il diverso utilizzo dei motori ICE vs ECE. Nei primi, si cerca di ottenere più energia meccanica (e quindi elettrica) possibile, e poi si cerca di utilizzare il calore residuo meglio che si può (e si è obbligatoa farlo, altrimenti addio convenienza). Purtroppo, si è obbligati a certi dimensionamenti delle potenze per ottenere il risultato voluto, e si finisce sempre per avere troppo calore di risulta e non saper mai come utilizzarlo.
Con gli ECE si parte dal calore: questo vuol dire che innanzitutto si dimensiona la caldaia sull'esigenza del riscaldamento e quindi si può modulare l'eccedenza come ci pare. Nessuno vieta di avere una caldaia da 1 MW che aziona un motore ausiliario stirling o vapore da 1 kW, per esempio. E se si parte dalla soddisfazione della richiesta di calore per riscaldamento, i conti tornano sempre.

La mia risposta a questa osservazione è ni , cioè si e no. Lo stirling non si ripaga per l'alto costo attuale, ma in futuro non lo sappiamo.
Inoltre i prezzi di questi motori mi sembrano fracamente esagerati per il materiale che costano. l'unica giustificazione come dicevo tempo addietro è il numero di esemplari prodotti e il basso mercato. Ma comunque ci sono anche ora soluzioni interessanti che penso avranno un futuro come lo dish stirling ed altri citati da altri utenti.
Se alcune tecnologie e materiali utilizzati per altri motori fossero usati per per lo stirling, come ho già citato altre volte, le cose potrebbero cambiare.

A proposito di WHR (Waste Heat Recovery) applicato all'automotive.

Il chilometraggio percorso da un'automobile in tutta la sua vita difficilmente riesce a superare i 300 000 km.

Ipotizzando un consumo di 1L/20km significa che nella sua vita un'automobile si beve 15 000 litri di carburante.

Ad un prezzo di 2euro/litro risulta un controvalore di 30 000 euro.

Se il WHR permette un incremento del rendimento del 5%, significa che il risparmio sul combustibile è pari al 5% di 30 000 euro, cioè 1500 euro.

Mi auguro che le case automobilistiche abbiano fatto bene i loro conti, ma soprattutto c'è da augurarsi che li facciano bene anche i futuri potenziali acquirenti.

@ Livingreen: hai perfettamente ragione, ma essendo i diesel il mio pane quotidiano mi sono lasciato trasportare.
@Yuz: un'automobile fa anche meno di quello che hai scritto tu. Ma la legislazione oggi premia il valore di CO2 prodotto. Se è per questo un ibrido costa ancora di più di un WHR, ma lo stanno facendo tutti.
E comunque non esistono solo le autovetture. Un camion brucia 80.000 € di gasolio l'anno. E vive per almeno 6-7 anni a pieno ritmo, prima di andare verso il mercato dell'usato. Il conto è presto fatto.
Ma anche questo è Off Topic.
Quello che però è In Topic è la tecnologia utilizzata per il WHR, fondamentalmente un piccolo impianto a vapore che utilizza il calore di scarto del diesel per recuperare energia utile.
Quello è il motivo principale per cui l'ho citato, divagando un po per passione.
Le problematiche sono le stesse di un ipotetico impianto domestico, le dimensioni pure. Tenete presente che in uscita questi impiantini danno dai 3 ai 10 kW in genere. Può sembrare poco, ma rappresenta tra il 3 ed il 7% dei consumi di un camion.
Lo stesso impiantino potrebbe, alimentato da una caldaia a gas fare il lavoro che molti cercano, cioè generare la potenza elettrica necessaria ad una unità abitativa in cogenerazione.
Ma credetemi, questa roba non è economica. Anche qui un conto è fare un prototipino, un altro un oggetto omologato e funzionante.
Non si arriva ai picchi degli stirling, ma ad oggi all'orizzonte non si vede niente che costi meno di 5000 €, e manca ancora la caldaia...
I rendimenti elettrici sono bassi, intorno al 10% in cogenerazione (condensazione ad alta temperatura), un po meglio in solo elettrico.
Ma nulla che superi il 15%. Ma su queste taglie questo rappresenta anche quasi il massimo potenziale della tecnologia. Cercare rendimenti superiori comporta costi e complessità aggiuntive che rendono impraticabile l'oggetto. Anche e soprattutto per problemi di regolazione.
Un conto è lavorare su un impianto che viaggia a punto fisso, un altro è inseguire il carico. Un impianto a vapore non riesce, e più è complesso (scambiatori di rigenerazione, separatori di umidità, recuperatori di calore per la caldaia...) e più il problema si acuisce.
Quindi finchè a livello legislativo non viene accettata la possibilità di scambio sul posto anche per questi impianti olte che per il fotovoltaico, sono impraticabili. Lavorare in isola con i banchi di batterie al piombo, benchè possibile tecnicamente, è impaticabile per costi di impianto e manutenzione.
Da questo punto di vista un stirling si comporta molto meglio. Non è veloce come un MCI, ma lo è abbastanza da poter lavorare con il solo inverter parallelo rete. Quindi non posso mandare nulla in rete, ma posso attingerci tutte le volte che ho un picco di assorbimento per il tempo del transitorio del motore a prendere il carico, mantendo una tasso di autoproduzione alto.
Qui sta il potenziale dello Stirling. Costi a parte.
Ma non bisogna però peccare di pessimismo.
Se ragioniamo a pari perimetro, cioè nella stessa corsa con lo stesso traguardo per tutti, anche i costi sono equivalenti.
Voglio dire che se invece di puntare al 43% di efficienza (che solo il motore della United Stirling raggiunge) mi accontento di disegnare uno Stirling che faccia il 15% come l'impianto a vapore, ecco che i costi si riequilibrano, con forse addirittura un leggero vantaggio dello stirling nel lungo periodo. Per inciso è l'approccio di tutti quelli che propongono oggi uno stirling. I costi non sono ancora scesi perchè è tutto a livello prototipale. Una caldaietta per un vapore la posso trovare perfino nei componenti commerciali.
Una testata in INOX con i tubicini dello scambiatore caldo saldati ad arte è un lavoro da artigiani super specializzati se il prodotto non è industrializzato. Per questo i costi sono così alti.
Senza contare poi la cattivissima abitudine, ma di questo soffrono tutti i prodotti del settore energetico, di far pagare le cose non per il contenuto, ma in proporzione a quanto fanno ipoteticamente risparmiare tenendo fisso il tempo di ammortamento dell'impianto.
E se ci sono degli incentivi si mette dentro anche quello, così la roba costa ancora di più.
E' un discorso di marketing, legittimo forse, ma alla fine ci fanno strapagare tutto. Se non ci credete provate a guardare dentro una caldaia a condensazione e a fare le differenze con una normale. Non ci sono più di 60-70 € di materiali di differenza, sostanzialmente riguardanti lo scambiatore in INOX dove condensa il vapore dei fumi. Ma quanto te la fanno pagare in più?
E nessuno ti dice che se hai i termosifoni, con ritorno a 65°, non condensi niente e non risparmi niente. Il punto di rugiada dei fumi del metano è a circa 55°C. Il che vuol dire che solo se hai il riscaldamento a pavimento condensi in maniera sostenuta. Se hai i termoconvettori condensi un pochino, hanno il ritorno a 40-45°C. Se hai i termosifono tradizionali non condensi niente.

@Yuz: un aumento del rendimento del 5% corrisponde ad un miglioramento del consumo di combustibile circa doppio.
E' un calcolo approssimato ovviamente, perchè in realtà dovresti fare la proporzione per riportare il valore al combustibile primario, essendoci in mezzo l'efficienza del motore. Se il motore base rendesse il 50%, un aumento della sua efficienza di un punto (51%) signifcherebbe la riduzione del consumo di combustibile primario del 2%. Spero di aver reso l'idea. Spesso nel mondo reale si semplifica molto il discorso e si adotta il fattore 2 tra efficienza e consumo anche se matematicamente esso è esatto solo quando il motore base rende il 50%. Ma dato che oggi si parla, perlomeno nel nostro mondo, di motori base che già superano il 45%, l'errore commesso è trascurabile.

@Stranamore

Hai ragione.
I conti fatti in precedenza erano basati sull'assunzione errata che un aumento di rendimento dell'1% portasse allo stesso aumento percentuale di lavoro prodotto.

Riporto due esempi numerici per chiarire il concetto.

Con 100kWh termici e il rendimento passa dal 50% al 51%, l'energia meccanica prodotta cambia da 50kWh a 51kWh cioè aumenta del 2%.

Con 100kWh termici e il rendimento passa dal 10% all'11%, l'energia meccanica prodotta cambia da 10kWh a 11kWh cioè aumenta del 10%.

Generalizzando si può esprimere la variazione di energia meccanica con la seguente relazione:

Variazione Energia Meccanica = Variazione di Rendimento / Rendimento Originale


Riprendendo il ragionamento sulle auto, anche con un risparmio di combustibile doppio rispetto alle stime già fatte (si passa perciò da 1500euro a 3000euro), non risulta comunque una convenienza economica significativa e resto dell'idea che non si vedranno mai in circolazione tante auto dotate di WHR.
Per i camion invece la situazione è ben più favorevole, ma i numeri del mercato dei camion non sono quelli del mercato delle auto.

...e il risparmio di carburante è pari a

VariazioneEnergiaTermica% = -VariazioneRendimento% / RendimentoOriginale%

Se ad esempio porto il rendimento di un motore dal 30% al 33% il mio risparmio di carburante sarà pari a:

Risparmio% = -(33%-30%)*100%/30% = -10% di consumo di carburante

Il risparmio è molto maggiore per incrementi che avvengono in sistemi con rendimenti molto bassi (vapore, ORC), mentre è ovviamente minore per incrementi che avvengono con motori ad alta resa.

Vi segnalo, perchè molto In Topic, il numero appena uscito di Autotecnica.
All'interno c'è un articolo sul WHR a ciclo Rankine in via di sviluppo presso Renault Truck.
L'articolo, sicuramente divulgativo e non privo di qualche imprecisione, è comunque molto interessante.

I motori a combustione esterna danno il meglio di sè nel funzionamento continuo.
Non va dimenticato infatti che il transitorio all'avviamento e allo spegnimento dell'apparecchiatura causa una massiccia perdita di rendimento che diminuisce di importanza con l'allungarsi della durata del periodo di operatività a regime.

Inoltre per inseguire il carico ed erogare potenza al bisogno è come minimo necessario che la sorgente di calore sia prontamente modulabile.
Tale requisito può essere attualmente soddisfatto solo da combustibili nobili (gas naturale, gasolio, bioetanolo, ...) e comunque la risposta non sarà mai istantanea a causa dell'inerzia termica del sistema.

In ambito domestico, la sola produzione elettrica non permetterà mai di recuperare la spesa dell'impianto perchè il solo costo del combustibile (qualunque esso sia) fa saltare i conti.

In ambito cogenerativo la priorità è data dalla necessità del riscaldamento.
Maggiore la necessità di riscaldare, maggiore sarà la produzione elettrica e più rapido sarà il rientro del capitale investito.

IL principio, Yuz, è giustissimo. Ma se non hai un contatore per lo scambio sul posto cosa ne fai dell'energia elettrica prodotta quando hai bisogno di scaldarti? Finisce sempre nel circuito acqua dei termosifoni mediante una resistenza elettrica. Ma utilizzato come caldaia qualunque impianto non può che lavorare in perdita, sia energetica sia di ammortamenti contabilizzati sull'unità di energia prodotta.
Dato il costo dell'energia elettrica può essere più conveniente dal punt odi vista economico, avendo un motore veloce ad adeguarsi al carico (senza bisogno di essere instantaneo, visto il parallelo rete) inseguirti il tuo consumo di energia elettrica accumulando il calore nel classico PUF, magari a paraffina.
Ovviamente nel periodo di bisogno giornaliero sia di energia che di calore, cioè nei mesi invernali. In quelli estivi in generale è meglio tenere l'impianto fermo. A meno di non avere una centralina di controllo con auto apprendimento.
Tipo accendo l'impianto quando so che viene fatta la lavatrice o la lavastoviglie, accumulando il calore nel PUF per l'acqua sanitaria.
Può sembrare poco, ma taglierebbe i consumi elettrici in maniera significativa. Soprattutto taglierebbe la quota di consumi eccedenti la fascia sociale, quei kWhr che paghiamo veramente cari.
Le difficoltà vengono sempre dal fatto che solo il fotovoltaico gode delle agevolazioni per lo scambio sul posto senza costi aggiuntivi.
Per farlo come autoproduttore devi osservare taglie minime di potenza e obblighi di regolarità di fornitura.
Questo limita, più dei costi, la diffusione della cogenerazione domestica. Perchè taglia le ore di funzionamento conveniente nell'arco dell'anno e di conseguenza allunga i tempi di ammortamento del costo dello stesso.
Non so cosa ne pensate voi, ma questa è la mia personalissima opinione.
A livello tecnico le soluzioni esistono, quale meglio quale peggio. Ma gli ostacoli sono burocratici e legislativi.
D'altrondo pensate cosa vuol dire per la Terna dover accettare energia elettrica prodotta casualmente non in contemporaneità del carico.
Già oggi, dato che abbiamo lasciato crescere il fotovoltaico senza controllo, la Terna non ritira più l'energia se non può consegnarla.
E meno male dico io. Visto che gli incentivi li paghiamo noi nella bolletta. Pagare energia che poi viene gettata via mi darebbe molto fastidio. Se non lo sapete la bolletta incentivi ha raggiunti i 10 miliardi di euro annuali.... equivalenti a due finanziarie medie.
E' un'altro dei motivi per cui la nostra bolletta è la più cara d'europa rendendo le nostre aziende poco competitive.
In una azienda manifatturiera moderna il costo del lavoro (stipendi) incide mediamente per il 7% del costo del prodotto.
Le bollette quasi altrettanto. E finisce sempre che non potendo fare nulla sulle bolllette cercano di risparmaire sui lavoratori.
Sarà meglio affrontare in maniera ragionavole il problema energetico piuttosto che veder mandare gente a casa per far guadagnare soldi ai soliti noti.
Scusate lo sfogo. E' contro il sistema, non contro i colleghi di blog.