Diesel e pulito: università australiana sviluppa una tecnologia per adattare i motori termici all’uso dell’idrogeno

Gli ingegneri della UNSW di Sydney hanno convertito con successo un motore diesel in un motore ibrido idrogeno-diesel, riducendo le emissioni di CO2 di oltre l’85%.

Il team, guidato dal professor Shawn Kook della School of Mechanical and Manufacturing Engineering, ha impiegato circa 18 mesi per sviluppare il sistema a doppia alimentazione idrogeno-diesel a iniezione diretta che consente ai motori diesel esistenti di funzionare utilizzando il 90% di idrogeno come carburante. I ricercatori affermano che qualsiasi motore diesel utilizzato nei camion e nelle attrezzature per il trasporto, l’agricoltura e l’industria mineraria potrebbe essere adattato al nuovo sistema ibrido in un paio di mesi.

In un articolo pubblicato sull’International Journal of Hydrogen Energy, il team del Prof. Kook ha dimostrato che l’utilizzo del sistema brevettato di iniezione dell’idrogeno riduce le emissioni di CO2 a soli 90 g/kWh, l’85,9% in meno rispetto alla quantità prodotta dal motore diesel.

“Questa nuova tecnologia riduce in modo significativo le emissioni di CO2 dei motori diesel esistenti, quindi potrebbe svolgere un ruolo importante nel rendere la nostra impronta di carbonio molto più piccola, soprattutto in Australia con tutte le nostre miniere, l’agricoltura e altre industrie pesanti in cui i motori diesel sono ampiamente utilizzati”, afferma il Prof. Kook.

Abbiamo dimostrato che possiamo prendere i motori diesel esistenti e convertirli in motori più puliti che bruciano idrogeno”. Questo permetterebbe l’abbandono, o quasi, dei combustibili fossili in tempi molto più rapidi rispetto a quelli necessari allo sviluppo di nuove classi di motori a celle combustibili. “Con il problema delle emissioni di anidride carbonica e dei cambiamenti climatici, abbiamo bisogno di soluzioni più immediate per affrontare il problema dei numerosi motori diesel attualmente in uso.”

La soluzione del team UNSW mantiene l’iniezione originale di gasolio nel motore, ma aggiunge un’iniezione di idrogeno direttamente nel cilindro. La ricerca, condotta in collaborazione con il dottor Shaun Chan e il professor Evatt Hawkes, ha scoperto che l’iniezione diretta di idrogeno, temporizzata in modo specifico, controlla le condizioni della miscela all’interno del cilindro del motore, risolvendo le emissioni nocive di ossido di azoto che hanno rappresentato un ostacolo importante per la commercializzazione dei motori a idrogeno.

“Se si mette semplicemente l’idrogeno nel motore e si lascia che tutto si mescoli, si avranno molte emissioni di ossido di azoto (NOx), che è una causa significativa dell’inquinamento atmosferico e delle piogge acide”, dice il Prof. Kook.

“Ma nel nostro sistema abbiamo dimostrato che se il sistema è stratificato, cioè in alcune aree c’è più idrogeno e in altre meno idrogeno, possiamo ridurre le emissioni di NOx al di sotto di quelle di un motore puramente diesel”.

È importante notare che il nuovo sistema a doppia alimentazione a iniezione diretta di idrogeno e diesel non richiede idrogeno ad altissima purezza, che deve essere utilizzato nei sistemi alternativi a celle a combustibile a idrogeno e che è più costoso da produrre. Inoltre, rispetto ai motori diesel esistenti, è stato dimostrato un miglioramento dell’efficienza di oltre il 26% nell’ibrido diesel-idrogeno.

Il miglioramento dell’efficienza si ottiene grazie al controllo indipendente della fasatura dell’iniezione diretta dell’idrogeno e della fasatura dell’iniezione del diesel, consentendo il pieno controllo delle modalità di combustione – premiscelazione o miscelazione – controllate dall’idrogeno.

Il team di ricerca spera di poter commercializzare il nuovo sistema nei prossimi 12-24 mesi ed è desideroso di consultarsi con potenziali investitori. Secondo i ricercatori, l’uso potenziale più immediato della nuova tecnologia è nei siti industriali in cui sono già presenti linee di rifornimento permanenti di idrogeno.

Tra questi vi sono i siti minerari, dove gli studi hanno dimostrato che circa il 30% delle emissioni di gas serra sono causate dall’uso di motori diesel, soprattutto nei veicoli minerari e nei generatori di energia. Anche generatori diesel elettrici hanno la potenzialità di utilizzare questo tipo di tecnologia in modo rapido.