Veicolo a carburante flessibile

Quattro tipici modelli brasiliani full-flex-fuel di diversi produttori, colloquialmente noti come flex-car. Questi veicoli funzionano in qualsiasi miscela con etanolo e benzina.

Un veicolo a carburante flessibile ( FFV , a volte chiamato anche veicolo flessibile per carburante ) - in inglese, ad esempio, "veicolo che può essere adattato al carburante" - è un veicolo che può essere utilizzato con benzina , alcoli metanolo ed etanolo e qualsiasi miscela di questi tre carburanti. Il termine deve essere chiaramente distinto dal motore multicombustibile , che in tedesco suona simile e brucia un'ampia varietà di combustibili, nonché dai motori che funzionano a gasolio o biodiesel .

Lo scopo di tale concetto è l'uso preferenziale di (bio) alcoli, per cui il funzionamento a benzina è possibile anche se sono temporaneamente o limitati a livello regionale e quindi, a differenza dei veicoli ad alcool puro, è garantita la mobilità per l'operatore del veicolo.

tecnologia

Le principali modifiche di un FFV rispetto ai veicoli a benzina sono:

• Adattamento della formazione della miscela e dell'accensione ai rispettivi combustibili
• Utilizzo di un sensore per determinare l'attuale contenuto di alcol nel carburante (sensore di alcol)
• Materiali resistenti all'alcool nel circuito del carburante (serbatoio, pompa del carburante, tubi del carburante, valvole di iniezione)
• possibilmente oli motore speciali e regolazioni dei materiali

Mentre i veicoli per i combustibili misti benzina-alcol o per il funzionamento con alcool puro sono stati sviluppati e messi in funzione già negli anni '80 (principalmente in Brasile), lo sviluppo della tecnologia FF è iniziato all'inizio degli anni '90 dopo che sono stati resi disponibili sensori di alcol adeguati. Negli USA, in particolare in California, sono stati poi effettuati ampi test di flotta con il metanolo M85 ( CEC's Light-Duty Methanol Fuel Flexible Vehicle Demonstration Program ), a cui hanno preso parte anche le case automobilistiche tedesche Mercedes-Benz e Volkswagen. Quest'ultimo ha anche sviluppato il primo FFV progettato per il mercato statunitense e specificamente per il carburante etanolo E85 , che è stato poi utilizzato dall'Illinois Corn Marketing Board a scopo dimostrativo e di prova. L'operatore voleva motivare l'industria automobilistica nazionale a sviluppare tali concetti.

A causa della prevedibile riduzione delle riserve di petrolio greggio e del crescente inquinamento ambientale, c'è stato un crescente interesse per la tecnologia FF in tutto il mondo da alcuni anni, ma ora con un focus sull'uso del bioetanolo per ridurre le emissioni di gas serra ( anidride carbonica ).

Un sensore di alcol capacitivo adatto per FFV è stato sviluppato da Siemens in collaborazione con Mercedes-Benz e Volkswagen dopo che i sensori ottici non si erano dimostrati efficaci a causa di problemi relativi al sistema. Questo sensore misura la variazione della capacità, della conducibilità e della temperatura del carburante e la utilizza per calcolare il contenuto di alcol, che viene trasmesso alla centralina come segnale di uscita digitale in modo che la quantità di iniezione e il punto di accensione siano regolati in base alla composizione del carburante corrente. A causa del potere calorifico inferiore degli alcoli rispetto alla benzina, è necessaria quasi il doppio della quantità di carburante per iniezione nel funzionamento M85 e circa un terzo in più nel funzionamento E85; Il sistema di alimentazione del carburante deve essere adattato di conseguenza (portata della pompa del carburante, serbatoio del carburante più grande, ecc.).

Sia il metanolo che l'etanolo contengono un'aggiunta del 15% di idrocarburi volatili speciali o, nel caso più semplice, benzina (da cui la designazione M85 o E85 ). Questa aggiunta viene utilizzata principalmente per migliorare le proprietà di avviamento a freddo e marcia a freddo al di sotto di circa 15 ° C, che sono fondamentali per gli alcoli puri, e per spostare i limiti superiori di esplosione per motivi di sicurezza. Nel caso degli alcoli puri, in determinate condizioni ciò potrebbe portare all'accensione dei vapori di carburante nel serbatoio.

Emissioni

Gli odierni FFV sono dotati della più recente tecnologia per il post-trattamento dei gas di scarico, ad esempio con controllo lambda e convertitori catalitici per veicoli , nonché controllo della detonazione . FFV deve soddisfare le leggi sulle emissioni applicabili per il funzionamento a benzina e il rispettivo carburante alcolico M85 o E85, nonché per le miscele. Poiché miscele azeotropiche (anomalie del carburante) con una maggiore tensione di vapore si formano a determinati rapporti di miscelazione (ad esempio con M35), questo deve essere tenuto in particolare considerazione per quanto riguarda le emissioni e il comportamento di guida. Negli USA, quindi, le misurazioni delle emissioni evaporative del sistema di alimentazione sono prescritte specificamente con questo carburante critico (test SHED). Inoltre, si deve tenere conto del fatto che quando si utilizza alcol si verificano maggiori emissioni di aldeide (formaldeide o acetaldeide). Negli Stati Uniti è prescritto un valore limite per la formaldeide, che è fondamentale per la salute.

D'altra parte, le basse emissioni di aromatici (benzene o toluene), idrocarburi policiclici aromatici (IPA / PNA) e il minor potenziale di formazione di ozono dovuto al minor numero di componenti di gas organici non metanici reattivi (NMOG) nei gas di scarico sono vantaggiosi quando si opera con alcol . Questo "ozono nocivo" vicino al suolo (in contrasto con l '"ozono utile" nella stratosfera) è il componente principale dello smog fotochimico .

Quando si valutano diversi combustibili, sono importanti le emissioni di CO ₂ equivalenti dell'intera catena, dalla fornitura di energia primaria alla combustione nel motore ( emissioni di CO ₂ equivalenti dal pozzo alla ruota ). Secondo lo stato attuale delle conoscenze, vari studi producono approssimativamente le seguenti emissioni di CO ₂ equivalenti rispetto alla benzina a base di petrolio :

• per il metanolo da gas naturale circa il 10% in meno di emissioni (valore medio) con un range di −10% / + 10% rispetto al valore medio
• Per il metanolo da biomasse contenenti cellulosa, le emissioni sono inferiori di circa il 70% con un intervallo compreso tra −10% / + 30%
• Per l'etanolo da biomassa amidacea, le emissioni sono superiori di circa il 5% con un intervallo compreso tra −50% / + 30%
• Per l'etanolo da biomasse contenenti cellulosa, le emissioni sono inferiori di circa il 50% con un intervallo compreso tra −30% / + 30%

Le larghezze di banda a volte ampie sono principalmente dovute a diverse tecnologie di conversione e approvvigionamento energetico (parola chiave: mix di elettricità) nonché alla disponibilità di diverse biomasse, con crescita, fertilizzazione e raccolta, soprattutto nel caso di colture energetiche a crescita rapida, che portano a un'elevata percentuale di emissioni equivalenti di CO ₂ .

distribuzione

In Brasile , la benzina viene offerta solo con un contenuto di etanolo dal 20 al 25% (E25), che a volte il governo modifica per stabilizzare i prezzi a causa della situazione del mercato. I veicoli per questo carburante misto o per il carburante E95 (etanolo grezzo denaturato) sono stati sul mercato dall'inizio degli anni '80. Problemi tecnici, problemi di fornitura e relativi aumenti di prezzo hanno presto consentito di ridurre nuovamente la quota di auto nuove con motori ad alcool puro, temporaneamente salita a oltre il 90% a causa degli incentivi fiscali. Quando a metà degli anni '90 si sono verificate strozzature nella fornitura, è stato necessario acquistare etanolo e metanolo all'estero, principalmente negli Stati Uniti. A quel tempo, le vendite di veicoli alimentati solo con carburante E95 sono diminuite drasticamente: a meno del 2% intorno all'anno 2000. Se questi motori non fossero più adatti al funzionamento con gas naturale, che è anche sempre più promosso, a causa della maggiore compressione, non lo farebbero requisiti statali come Se, ad esempio, a Rio de Janeiro si dovessero utilizzare i taxi (ai taxi è consentito circolare solo con alcol, oggi solo con gas naturale), sarebbero scomparsi dal mercato. A metà del 2003 Volkswagen ha offerto il primo FFV sul mercato brasiliano; Da allora, tutte le case automobilistiche rappresentate hanno prodotto veicoli commerciali leggeri in grado di reagire in modo flessibile alle fluttuanti offerte di carburante. Alla fine del 2006 il numero di FFV era già stimato a circa 3.000.000. Entro la fine del 2007, la quota era salita a oltre l'80% dei nuovi veicoli: molti modelli sono offerti solo come veicoli commerciali leggeri. Come caratteristica speciale rispetto agli FFV, che sono progettati solo per un massimo dell'85% di alcol, i FFV in Brasile hanno un piccolo serbatoio aggiuntivo per la benzina nel vano motore. La benzina viene utilizzata per le partenze a freddo quando la gradazione alcolica nel serbatoio è molto alta. A causa del rischio di incendio in caso di incidenti e di possibili malfunzionamenti (funzionamento a vuoto, la benzina è diventata vecchia, accidentalmente scambiata per il serbatoio del liquido lavavetri), questo serbatoio aggiuntivo è il maggior punto debole del sistema, motivo per cui lo sviluppo si sta muovendo verso una migliore avviabilità a temperature più basse per mezzo del riscaldamento elettrico delle valvole di iniezione. Tuttavia, test precedenti hanno dimostrato che l'energia elettrica del sistema elettrico del veicolo è insufficiente per ottenere miglioramenti significativi nel comportamento di avviamento a freddo attraverso il preriscaldamento del carburante. Un tale sistema è quindi inadatto a requisiti di comfort più elevati.

Invece di utilizzare un sensore carburante, i dati della sonda lambda vengono utilizzati per identificare la miscela ( sistemi adattivi ).

Negli Stati Uniti a metà degli anni '90 erano in servizio circa 15.000 veicoli FF, forniti da circa 100 stazioni di servizio M85, principalmente in California. Il carburante E10 (il cosiddetto gasohol ) è attualmente disponibile quasi ovunque negli Stati Uniti e i veicoli convenzionali possono tollerarlo con restrizioni. Inoltre, secondo ACE, sono già in funzione circa 6.000.000 di veicoli FF. 2.100 del totale di circa 170.000 stazioni di rifornimento ora offrono etanolo E85. Le case automobilistiche americane hanno promesso di offrire almeno il 50% della loro produzione di veicoli come veicoli FF a partire dal 2012.

La Svezia è un pioniere nella miscelazione di etanolo in Europa. Ora viene offerto anche il carburante etanolo E85. All'inizio del 2005 c'erano già circa 11.000 veicoli FF in Svezia.

In Germania c'erano circa 80 stazioni di rifornimento di etanolo per il carburante E85 in funzione alla fine del 2007, all'inizio del 2011 erano oltre 350. In Germania, i veicoli a carburante flessibile sono ancora un "prodotto di nicchia" rispetto al Brasile, ma vari produttori hanno offerto configurazioni dei loro veicoli per il carburante E85. Dalla scadenza dell'agevolazione fiscale per l'E85 nel 2011, il numero di distributori di benzina E85 in Germania è praticamente diminuito a zero.

Veicoli disponibili come prodotti ortofrutticoli freschi sul mercato tedesco (dal 2010):

Va anche notato che i produttori offrono diverse versioni dei loro veicoli a seconda del mercato (come la diffusione delle stazioni di servizio E85, la domanda di prodotti ortofrutticoli freschi, ecc.). Ad esempio, la nuova Passat Multifuel (E85) non è disponibile sul mercato tedesco, ma ad esempio in Svezia. In Brasile, il 90% dei nuovi veicoli sono FFV.

All'inizio del 2011, per ragioni di protezione del clima, la miscela di etanolo consentita secondo la EN 228 è stata aumentata dal 5% al ​​10% nella benzina normale e premium. Secondo il produttore, la maggior parte dei veicoli sul mercato all'epoca poteva facilmente gestire questo carburante. Tuttavia, l'ADAC ha consigliato di informarsi sulla compatibilità con il produttore.

Vale la pena ricordare in questo contesto che i veicoli con sistemi di iniezione elettrica degli anni '90 che non hanno ancora un sistema di monitoraggio dei gas di scarico OBD-II possono solitamente essere utilizzati con E85 puro con solo piccole restrizioni nel comportamento di avviamento a freddo e aumento dei consumi. Un esempio pratico di ciò è la Ford KA costruita dal 1996 in poi.

letteratura

• H. Menrad, A. König; Combustibili alcolici ; Springer-Verlag Vienna-New York 1982; ISBN 3-211-81696-8
• G. Decker, H. Heinrich et al .; Esperienza sul campo e progresso dei veicoli multi carburante Volkswagen ; Decimo Simposio Internazionale sui Combustibili Alcolici; Colorado Springs 1993
• D. Hüttebräucker, M. Stotz et al .; Il concetto di carburante flessibile di Mercedes-Benz ; Rapporto VDI 1020, pagine 113-130; VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1992, ISBN 3-18-091020-8
• L.Brabetz, M. Siedentop et al .; Il sensore di carburante alcolico SIEMENS - Concetto e risultati ; 9th Int. Symp On Alcohol Fuels (ISAF); Firenze 1991
• G. Decker, J. Beyersdorf et al .; Il potenziale di formazione dell'ozono di diversi veicoli e concetti di carburante ; ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 98 (1996) 5
• Van Walwijk, M. Brückmann et al .; Indagine sui carburanti automobilistici, parte 3, confronto e selezione ; Servizio informazioni sui carburanti per autoveicoli IEA / AFIS; 1998
• Rapporti attuali su riviste quotidiane, settimanali e specializzate, nonché materiale informativo delle case automobilistiche

link internet

• www.e85.biz Il portale E85
• Rivoluzione nel serbatoio. I conducenti del Brasile mostrano come un paese possa rendersi più indipendente dal petrolio: altre nazioni vogliono seguirne l'esempio; Süddeutsche Zeitung, 3 gennaio 2006
• Ford Focus FFV e Focus C-MAX FFV
• Saab FFV
• Samba nel serbatoio dell'auto: a volte benzina, a volte alcol , articolo nella serie "Made in Germany" di DW-TV, 16 marzo 2010, libreria multimediale ARD
• Carburante CropPower85 per FFV
• Panoramica attuale del mercato dei prodotti ortofrutticoli freschi disponibili sul mercato tedesco (a partire dal 2015)

Prove individuali

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2. ↑ http://gain.fas.usda.gov/Recent%20GAIN%20Publications/Biofuels%20Annual_Sao%20Paulo%20ATO_Brazil_8-11-2010.pdf (PDF; 1,1 MB; 52 pagine), accesso 20 marzo 2018 .
3. ↑ collegamento Archive ( Memento del l' originale dal 8 dicembre 2010 in Internet Archive ) Info: Il dell'archivio collegamento è stato inserito automaticamente e non è stata ancora verificata. Si prega di controllare l'originale e il collegamento all'archivio secondo le istruzioni, quindi rimuovere questo avviso. , Collegamento interrotto il 20 marzo 2018.  @ 1@ 2Modello: Webachiv / IABot / www.dat.de