Motore ad aria compressa

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L'aria compressa esce da serbatoi a temperatura estremamente bassa e con pressione elevata, circa 300 bar. L'espansione dell'aria viene quindi utilizzata per muovere un pistone o una turbina collegati ad un albero.

Un motore del genere è privo di qualsiasi emissione inquinante (non avendo alcun tipo di combustione) e deve essere rifornito con aria compressa. L'aria compressa è utilizzata come vettore di energia; l'inquinamento possibile viene spostato nella produzione di energia che serve a generare il vettore, coè a comprimere l'aria.

Tecnologia

Un esempio di motore alternativo ad aria compressa per applicazioni automobilistiche è stato messo a punto dall'ingegnere francese Guy Nègre e presentato al Motorshow di Bologna nel 2001. Il progetto, pur avendo superato alcune sperimentazioni, non ha avuto alcun seguito, secondo alcuni per difficoltà tecniche, ma secondo altri anche a causa di pressioni esercitate da compagnie petrolifere e aziende automobilistiche che vedrebbero in questo modo calare i propri profitti.

Guy Nègre ha ricevuto proposte di contratti ed è in trattativa con Venezuela, Brasile e altri Stati. Secondo il costruttore le prime auto dovrebbero essere in commercio nel primo semestre 2006, tuttavia il distributore italiano, Eoloauto, ha dal 2005 chiuso fabbriche e sito. La fabbrica ha chiuso senza mai essere andata in produzione.

L'utilità dell'aria compressa nei veicoli è limitata con le attuali pressioni usate (200/300 bar). Si hanno densità di energia accumulate molto basse paragonabili a quelle delle batterie al piombo nei veicoli elettrici. Alle stesse pressioni viene compresso il metano liquido nelle bombole. Non è possibile spingersi oltre tali pressioni di compressione in quanto a 300 bar l'aria diviene liquida, e i liquidi sono incomprimibili.

Il ciclo termodinamico elementare più simile a quello del motore ad aria compressa è un ciclo Joule-Brayton aperto, in cui l'ambiente è una componente del ciclo. Mancano il riscaldamento e il raffreddamento (isotermi). Inoltre l'espansione non avviene a temperatura più elevate della compressione, per cui i lavori di compressione e espansione si equivalgono con un impatto negatico sull'efficenza teorica del motore.

In fase di espansione l'aria (o il metano nella bombola) compiono un lavoro inferiore a quello utilizzato per la compressione. Infatti, le trasformazioni sono inverse, con la stessa differenza di pressione e volumi specifici, tuttavia l'aria quasi liquida è tutt'altro che un gas perfetto. Inoltre il calore che deve essere somministrato al gas per permettere l'espansione ne riduce ancora l'efficenza.

I motori a scoppio hanno un rendimento teorico massimo del solo 30%, ma hanno un pessimo rendimento di secondo principio. Non esistono stime affidabili sul rendimento dei motori ad aria compressa, Nègre sostiene che raggiungono un'efficenza addirittura del 70% ma ad oggi (2006) non esiste una conferma indipendente del suo lavoro e il dato fornito sembra estremamente improbabile: poiché non esistono miniere di aria compressa, il calcolo dell'efficenza di questo motore deve tener conto anche dei grandi sprechi di energia che si verificano durante la compressione del gas.

Confronto con altre tecnologie

D'altra parte se i valori messi in campo dall'aria compressa sono inferiori ai 50 Wh/Kg allora esistono diverse tecnologie di accumulo dell'energia elettrica che fa uso di coppie Redox che permettono una ricarica liquida di una batteria in pochi secondi.

Esiste la possibilità che venga sviluppata una la tecnologia del carbonio, molto costosa, e che potrebbe consentire di avere bombole di peso minore e pressioni leggermente più elevate. In pratica l'auto ad aria compressa potrebbe al più competere, in termini di autonomia e rapidità di rifornimento, con l'auto elettrica e non con le auto a combustione.

Vantaggi rispetto all'auto elettrica

• Ricarica dell'aria veloce


• Assenza di batterie da smaltire

Svantaggi rispetto all'auto elettrica

• Efficienza complessiva dell'auto ad aria compressa notevolmente inferiore all'efficienza complessiva della corrispettiva auto elettrica


• Bombole in carbonio non sviluppate, forse impossibili da sviluppare


• Motore da sviluppare


• Auto da sviluppare


• Tecnologia limitata come densità energetica immagazzinabile (circa il 40% delle batterie chimiche più efficenti)


• Formazione di ghiaccio sulle condotte a causa dell'espansione dell'aria con conseguente ostruzione delle stesse


• Impossibilità di recuperare energia in frenata


• Efficienza del motore ridotta e dati poco trasparenti in proposito

L'auto non risulta mai entrata in produzione.