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**Yuz** · 04-12-2013, 11:29

A proposito di efficienza della compressione dell’aria

Tempo fa ho eseguito un test per valutare almeno approssimativamente l’efficienza di un compressore commerciale.
La descrizione della prova e il report finale sono disponibili ai seguenti link

Scienza Laterale: Conoscere, Capire, Approfondire: Efficienza di un compressore commerciale - Episodio 1
Scienza Laterale: Conoscere, Capire, Approfondire: Efficienza di un compressore commerciale - Episodio 2

Anche se le misure sono state fatte in modo piuttosto grossolano perché la strumentazione a mia disposizione non è sicuramente delle migliori, le prove eseguite portano a concludere che l'efficienza del compressore testato è di circa il 10-15%.
Buona lettura!

**eroyka** · 04-12-2013, 11:38

Rispondo a un po di domande:

E tu "eroyka" dici di aver visto ho visto con i tuoi occhi l'auto Tata con motore MDI, dove? Quando? L'hai visto funzionare? Sei sicuro quindi che fosse solo ad aria compressa?

Si. Nella fabbrica erano presenti almeno 2 unità della Tata nano. Ho controllato anche il codice sul telaio. Una era già funzinante e vi ho anche fatto un giro sopra. L'altra era in fase di modifica. La tata su cui sono stato era esclusivamente ad aria ma, come vi ho accennato, il motore più avanzato possiede anche un piccolissimo bruciatore (poco più di un accendino, circa un becco di bunsen) che serve a rendere l'espansione dell'aria quasi isoterma aumentando quindi di molto l'efficienza (alimentabile con qualsiasi combustibile compreso olio vegetale, alcool etilico, ecc con consumo dichiarato di circa mezzo litro/100km). Inoltre Per muovere il pistone non si utilizza direttamente l'espansione ma si fa prima circolare l'aria in pressione in un mini cilindro sfruttando semplicemente la pressione della bombola e solo raggiunto un certo movimento (che dipende dalla pressione in quel momento presente all'interno della bombola) del pistone si passa a sfruttare l'espansione dell'aria.
Non so se sono stato chiaro ma il motore è progettato davvero in modo intelligente ed efficiente. Sono una coppia di cilindri doppi di cui però uno è mini (ad occhio direi un 20cc) che rendono il ciclo dell'aria super efficiente.
Vi allego una foto del riscaldatore e vi indico un documento (un po datato ma molti numeri e spiegazioni rimangono validi) dove direttamente l'ing. Cirille spiega un po di cose: https://drive.google.com/file/d/0B__...it?usp=sharing

Ma il 65% di efficienza del motore è una tua ipotesi o è una dichiarazione del costruttore? Potresti linkare una fonte ufficiale?

La dichiarazione del costruttore è di circa il 68% che io ho abbassato per prudenza. Nel docu allegato trovi qualcosa ma il motore in foto nel docu è stato superato da uno più efficace.

Roy

File allegati

**marcober** · 04-12-2013, 16:37

Eroyka..nella prima pagina del doc postato si legge (se capisco bene) che il 68% è la % di efficienza del motore RISPETTO A QUELLA TEORICA dell'espansione Isotermica..ma allora non è il rapporto fra kwh all'albero/kwh nella bobola.
Sarebbe come misurare efficienza di una macchina termica non come rapporto energia all'albero/energia del carburante...ma come rapporto energia sviluppata/energia del ciclo teorico note le T (con efficienza =T1(T2-T1)
Mi aiuti a capire?

**Yuz** · 04-12-2013, 20:08

@Roy
Ti ringrazio per il documento linkato perché così almeno si può continuare la discussione con dei numeri forniti dalla parte interessata.
Alcune incongruenze sui dati riportati nel documento però mi lasciano estremamente perplesso.
Per esempio a pagina 5 viene riportato che “Un litro d'aria compressa a 248b ed a 25°C contiene 0.037 kWh (0.13 MJ)”. Qualcuno è in grado di spiegarmi con quale calcolo risulta questo valore?

Questi i risultati che ottengo io:
Espansione isoterma da 248bar a 1 bar (pressione assoluta): 0,03112kWh
Espansione isoterma da 249bar a 1 bar (pressione assoluta): 0,03127kWh
Espansione adiabatica (gas biatomico ideale) da 248bar a 1bar (pressione assoluta): 0,01226kWh
Espansione adiabatica (gas biatomico ideale) da 249bar a 1bar (pressione assoluta): 0,01232kWh

Se servono spiegazioni sono a disposizione.

**eroyka** · 05-12-2013, 08:38

Ciao Marcober,

Eroyka..nella prima pagina del doc postato si legge (se capisco bene) che il 68% è la % di efficienza del motore RISPETTO A QUELLA TEORICA dell'espansione Isotermica..ma allora non è il rapporto fra kwh all'albero/kwh nella bobola.

Da quanto ho capito io, non essendoci combustione ma essendo un ciclo termodinamico puro, l'efficienza che dichiarano è difatto l'efficienza con cui il motore riesce a trasformare l'energia contenuta nell'aria compressa in lavoro utile.

Per cui il valore dovrebbe corrispondere all'efficienza finale del motore.
Correggetemi se sbaglio.

@Yuz Dovremmo trovare qualche tabella ufficiale. Possibile che non ne esistano sul web? Questo è un punto estremamente tecnico su cui non servono giudizi ma dati.

Roy

**marcober** · 05-12-2013, 09:06

Eroyka..la tua definizione sarebbe anche la mia..cioè Lavoro Utile/Energia nella bombola...loro però SCRIVONO una cosa diversa..cioè che la Percentuale 68% è il CONFRONTO (che matematicamente significa FRATTO) fra l'efficienza ottenuta dal motore e l'efficienza ottenibile dalla Trasformazione ideale Isoterma alle pressioni date (bombola)..che loro stessi poche righe prima dicono essere ideale e irraggiungibile.
Ora..se l'isoterma , alle condizioni di pressione date, avesse un rendimento teorico del 70%..e loro arrivano al 68% del teorico..significa che hanno il 47% del REALE...

Significa che levando 55% del compressore..il ciclo è al 26%...
Questo se veramente il motore fosse cosi performante..

Però non ho le competenze per affermarlo con sicurezza..magari altri che partecipano le hanno...Yuk che ne dice?

**eroyka** · 05-12-2013, 09:13

Da quanto ho capito io li a Nizza parlava di rendimento globale del motore e non rispetto al rendimento teorico. Però come puoi anche leggere non hanno un italiano perfetto ma le curve che mi hanno fatto vedere (e se vedi anche il grafico nel documento) indica il valore di efficienza assoluto.
Per cui mi rifarei più a quello che al testo...
Però sentiamo anche gli altri.

**Yuz** · 05-12-2013, 10:36

Originariamente inviato da eroyka Visualizza il messaggio

@Yuz Dovremmo trovare qualche tabella ufficiale. Possibile che non ne esistano sul web? Questo è un punto estremamente tecnico su cui non servono giudizi ma dati.

Proprio perché le opinioni non contano, mi sforzo di parlare sempre e solo dei numeri.
Non esistono tabelle pronte per ogni cosa e comunque sarebbero di modesta importanza se poi non si ha la competenza per valutarne la credibilità.
Per questo motivo cerco di capire come vengono fuori i numeri e sono disponibile al confronto con chiunque sia interessato.

@marcober, Roy
La definizione che danno del rendimento è chiara.

Nel caso di una espansione isoterma l’energia in ingresso è data dalla somma dell’energia potenziale meccanica dell’aria compressa con il calore fornito dall’esterno durante l’espansione.
Solo nell’ipotesi che il calore venga prelevato dall’ambiente si potrebbe trascurare il contributo termico in quanto a costo zero.
Dai dati che fornisce il costruttore non capisco se il denominatore nel calcolo del rendimento contiene la sola energia potenziale dell’aria compressa o anche l’apporto termico durante il processo di espansione.

**eroyka** · 05-12-2013, 10:47

Cavolo Yuz, ho scorso un po il tuo blog e vedo che sei molto preparato sulla questione. Peccato non averti scovato prima altrimenti ti portavo con me alla MDI!!!!

Se mi capiterà di doverci tornare ti avviso di sicuro!! Comunque per ora lavoriamo sui numeri che abbiamo e se hai domande particolarmente tecniche (e puntuali) falle pure che se importanti cerco di riportarle direttamente a Cyrille.
Roy

P.s. se mi assicuri la massima riservatezza ti posso passare dei file tecnici di approfondimento in via privata. Però non possiamo divulgare nulla. Ma avere un tuo parere su alcuni punti (per me molto validi) potrebbe portarti a un chiarimento che potrai riportare in modo indiretto anche qui nel forum.
Fammi sapere.

**Yuz** · 05-12-2013, 11:25

@Roy
Sono solo un appassionato di termodinamica e nel mio piccolo cerco di trasmettere agli altri almeno le basi per capire il mondo dei motori.
Se serve un po’ di assistenza per incontri futuri alla MDI puoi contattarmi tranquillamente.
Prendendo spunto dal documento sarebbe interessante arrivare a definire una serie di domande puntuali (ma soprattutto sensate) condivise da diversi utenti da sottoporre all’attenzione del costruttore.

P.S.: Non inviarmi nessun file. Preferisco mantenere la libertà di poter scrivere liberamente.

**Foxxya** · 05-12-2013, 15:21

Interessante, un rendimento di poco superiore alle auto elettriche, pur producendo aria compressa dall'elettricità e tot km percorribili di poco inferiori rispetto alle elettriche. Che abbiano inventato il compressore ad efficienza 120% ed i superacondensatori di umidità ?

Vien quasi voglia di chiedersi perchè si continuino a montare batterie su cellulari e PC piuttosto che bombolette di aria compressa

A parte le differenze nella carrozzeria, che pur sempre ha il suo impatto nell'acquisto/vendita di un prodotto, specie se si usano le costose fibre di vetro, mi chiedo quali siano le reali novità che aumentino così tanto il rendimento dell'aria compressa su 130 km.

Avete anche informazioni sulla causa che Eolo Italia aveva intentato alla MDI dopo aver comprato per soldi contanti le licenze di distribuzione in Italia ed aver scoperto che il prodotto non aveva le performance congruenti con quanto dichiarato dalla MDI?

PS: tra l'altro il gas in qualsiasi compressore andrebbe considerato come reale con variazioni del 12-15% nella stima della terna PVT in funzione di valori stessi di P, V e T secondo le condizioni di trasformazione.
Abassare di un altro 15% un rendimento potrebbe variare di molto i presupposti di un sistema.

**mgc** · 06-12-2013, 13:58

Motore ad aria=fusione fredda ?
E' passato un anno da quando è scaduta la data di commercializzazione dell'E-CAT; dai primi motori ad aria più di un secolo.
Fino a quanto si può abusare della credulità umana?
Il problema è che gli stessi argomenti ritornano con una costanza degna di miglior causa.
Perchè non parliamo di moto continuo oppure di overunity?

**jumpjack** · 06-12-2013, 15:11

Originariamente inviato da mgc Visualizza il messaggio

Perchè non parliamo di moto continuo oppure di overunity?

Perchè per quello c'è una sezione apposita del forum!

**mgc** · 06-12-2013, 15:15

Grazie per l'informazione.

**Yuz** · 15-12-2013, 19:14

Citazione da pagina 4 del documento:
“il rendimento medio di espansione fino a 68% (si intende rendimento medio quello ottenuto vuotando la bombola, il rendimento essendo legato alla pressione di alimentazione del motore). Ovviamente, questo rendimento è dato confrontando i consumi specifici (in kg d'aria per kWh prodotto) nel caso di un volume d'aria (a pressione data) espanso nel motore MDI e nel caso dello stesso volume alla stessa pressione espanso seguendo una trasformazione isotermica.”

Traduzione in formula di quanto sopra

Rendimento = Lavoro estratto dal motore MDI / Lavoro utile con un’espansione isoterma

Citazione da pagina 5 del documento:
“Un litro d'aria compressa a 248b ed a 25°C contiene 0.037 kWh (0.13 MJ)”.

Ammettendo che tale valore sia corretto (ma nutro più di qualche dubbio e sarò grato a chiunque riuscirà a convincermi del contrario), con un rendimento medio di espansione dichiarato del 68% il lavoro utile estratto dal motore MDI consumando un litro di aria compressa a 248bar e 25°C risulta pari a

Lavoro utile = 0,68 * 0,037 kWh = 0,02516 kWh = 251,6Wh

Citazione da pagina 6 del documento:
“L'energia immagazzinata in una bombola da 260 litri a 248b è di 9.7 kWh”

Quindi il lavoro utile estratto dal motore sfruttando un pieno di aria compressa a 248 bar è pari a

Lavoro utile = 0,68 * 9,7 kWh = 6,6kWh

**marcober** · 15-12-2013, 20:30

Lavoro utile = 0,68 * 0,037 kWh = 0,02516 kWh = 251,6Wh

Qui mi sa che la virgola è sbagliata

**Yuz** · 16-12-2013, 09:04

Originariamente inviato da marcober Visualizza il messaggio

Qui mi sa che la virgola è sbagliata

Ops, hai ragione! Anche rileggendo più volte il commento che sto scrivendo qualcosa mi sfugge sempre.
Ecco la correzione:

Lavoro utile = 0,68 * 0,037 kWh = 0,02516 kWh = 25,16Wh

**mgc** · 16-12-2013, 14:42

Il che vuol dire che con una serie di batterie agli ioni di litio e un motore elettrico ottieni gli stessi risultati con un peso di 100 Kg.

**mgc** · 16-12-2013, 14:59

Correggo in base alla correzzione precedente: peso di 10 Kg

**Yuz** · 16-12-2013, 20:42

Finora è stato appurato che, almeno sulla carta, le energie in gioco con bombola di aria compressa ed espansore MDI sono allineate con quelle con accumulo a batteria e motore elettrico.
Dal punto di vista economico le bombole sono senza dubbio vincenti rispetto alle batterie sia per numero di cicli carica/scarica (tempo di vita) sia per quanto riguarda il costo di acquisto.

Non è un po’ strano che l’efficienza del motore MDI (valore medio pari al 68%) risulti superiore a quella della compressione (citazione da pagina 4: “Oggi sul mercato esistono compressori multi stadi con quasi 60% di rendimento.”)?

**mgc** · 16-12-2013, 23:43

Mi sembra che partendo dall'elettricità batterie e motore elettrico abbiano un'efficienza migliore.
Da vecchio istruttore subacqueo ti posso garantire che le bombole ad aria compressa hanno una loro vita e non sono eterne.

**Yuz** · 17-12-2013, 09:03

Citazione da pagina 10:
“non si cambia mai la bombola (dimensionata per 20 000 cicli)”

Chilometraggio percorribile = 20.000 cicli * 100km/ciclo = 2.000.000km

Credo che con estrema puntualità arriverà una normativa (se non esiste già) che obbligherà a revisioni periodiche della bombola come nel caso del metano (quindi costi di gestione aggiuntivi), ma non mi risultano limiti tecnologici insormontabili alla fabbricazione di una bombola con le caratteristiche dichiarate da MDI.

**mgc** · 17-12-2013, 10:37

Come si faccia a trasformare dei processi inefficienti in una vettura efficiente continua a sfuggirmi.
Le bombole, di qualsiasi materiale, causa compressione del gas, si scaldano durante la ricarica. E' buona norma che vengano raffreddate durante la ricarica per migliorare la velocità dell'operazione. Così come si prevede un riscaldamento all'espansione, si dovrà prevedere un raffreddamento alla compressione. E' la legga sui gas.

**Dupagu** · 18-12-2013, 18:31

Sono 15 anni che si gira intorno alla stessa idea:non si può avere fede e perdere tempo e soldi. Ma se avessi inventato io questo motore avrei convocato 10 giornalisti e cineoperatori,attaccavo il compressore con un amperometro,misuravo i kwh consumati,poi ricaricavo il veicolo e ci viaggiavo in un piccolo circuito fino alla scarica totale della bombola. Se funziona bene altrimenti fine della storia....Se non lo fanno è perchè tutto si ferma dopo 5-10 km....

**Yuz** · 18-12-2013, 21:14

In generale la compressione di un gas provoca un incremento della sua temperatura, ma se la compressione viene fatta in modo da garantire un’adeguata dissipazione verso l’ambiente è possibile contenere l’incremento termico (compressione più simile a un processo isotermico che a un processo adiabatico).
Alcuni mesi fa ho appurato che il compressore che ho a casa non raggiunge il 15% di efficienza per portare la pressione a 8bar. Confrontando questo dato con quello di MDI (compressori che arrivano alla pressione di 250bar con un’efficienza del 60%) continuo a chiedermi come sia stato possibile ottenere questo incremento di prestazioni.

**mgc** · 19-12-2013, 00:10

Negli anni 40 i siluri dei sommergibili, funzionavano ad aria calda e raggiungevano i 500 bar. Le complicazioni erano enormi e il solo trasferimento di di una stazione di ricarica comportava l' uso di una squadriglia di S79.Non e' cambiato molto, se non si cambiano le leggi fisiche, sara' difficile migliorare drasticamente.

**Yuz** · 28-12-2013, 08:54

Anche se è stato appurato che la densità di energia dell’aria compressa è confrontabile con quella della batterie e quindi il fabbisogno energetico per la movimentazione dell’auto (energia meccanica) risulta in linea di principio coperto, in un'auto sono presenti anche dispositivi alimentati elettricamente: luci di posizione, anabbaglianti, abbaglianti, fendinebbia, stop, frecce, illuminazione del quadro, eventuale autoradio.

A quanto potrebbe ammontare il loro consumo di energia elettrica? E’ verosimile ipotizzarne un valore medio di 100W?

**mgc** · 28-12-2013, 12:34

Non ne sono sicuro, immagino di si. Batterie al litio possono accumulare circa 1 kW in 7 kg e quindi non sarebbe un grosso problema. E' l'efficienza del sistema aria che non convince.

**Yuz** · 28-12-2013, 16:11

Originariamente inviato da mgc Visualizza il messaggio

Batterie al litio possono accumulare circa 1 kW in 7 kg

@mgc
Manca l’h nell’unità di misura dell’energia.

Per percorrere 100km (che è approssimativamente l’autonomia dichiarata) a una velocità media di 25km/h, servono 4 ore e quindi assumendo che l’assorbimento elettrico sia di 100W vengono consumati 0,4kWh cioè poco meno della metà della capacità di accumulo dell'ipotetica batteria al litio di 7kg.
Basterà il recupero sulla frenata per tenere la batteria sempre carica?

**mgc** · 28-12-2013, 17:10

Yuz, non credo. Al ritorno si attacca al compressore e alla presa.
Per il riscaldamento ci si può benissimo fornire di sacchetti di gel scaldati sulla stufa a biomassa per l'inverno, per l'estate, stessi sacchetti dal freezer.

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