Come sappiamo infatti il Bioetanolo è un carburante sostitutivo della Benzina; può essere già utilizzato nei propulsori a Benzina con percentuali fino al 10% senza particolari modifiche , mentre per essere utilizzato con percentuali maggiori (ad esempio all'85% , come avviene nel carburante E85) è necessario modificare i parametri di inziezione della centralina del motore.
Una stazione di servizio che distribuisce E85 (85% bioetanolo e 15% benzina) , E10 (10% bioetanolo e 90% benzina) e B20 (20% Biodiesel e 80% Gasolio tradizionale)
PIU' POTENZA E PIU' COPPIA : IL VANTAGGIO PRESTAZIONALE DEL BIOETANOLO RISPETTO ALLA BENZINA
Oltre ad essere un carburante generato da fonti rinnovabili (e quindi compatibile col ciclo vitale del pianeta) il Bioetanolo consente anche un incremento della potenza e della coppia erogate dal motore. Un esempio applicatico di questo fatto sono le vetture della serie BioPower di Saab, che quando vengono alimentate a Bioetanolo sviluppano il 20% in più di potenza ed il 25% in più di coppia (vedi http://www.saab.it/it/it/start#/world/innovation/biopower/ )
immagine tratta dal sito GreenCarSite http://www.greencarsite.co.ukQuesto vantaggio prestazionale rispetto alla Benzina è dovuto ad alcune caratteristiche intrinseche del Bioetanolo come carburante; in questo tutorial cercheremo di spiegarle nel modo più chiaro possibile .
Prima è necessario però fare alcune considerazioni molto generali sulla combustione e capire come si misura l'energia ottenibile da un generico combustibile.
1) Il Potere Calorifico Inferiore (LHV - Lower Heating Value)
Consideriamo, per semplicità, la combustione più semplice: quella del metano (formula CH4). Questa , idealmente, è rappresentata dalla seguente formula :
La reazione è fortemente esotermica : questo significa che nel passaggio dai reagenti (CH4 ed O2) ai prodotti (CO2 ed H2O) viene rilasciata energia termica.
Se la reazione avviene a pressione costante, l'energia rilasciata dal sistema è uguale alla differenza tra l'entalpia di formazione dei prodotti e l'entalpia di formazione dei reagenti. Queste entalpie di formazione sono valori caratteristici dei vari composti chimici, che misurano la loro energia termochimica ad un certo stato termodinamico standard (ovvero ad una pressione e temperatura standard fissati convenzionalmente ad una atmosfera ed a 25°C). Così potremo scrivere :
DHc ci fornisce già una buona indicazione di quanta energia produce la reazione: più alto è il valore di DHc e maggiorè è l'energia che possiamo ottenere dal tipo di combustione considerata.
DHc viene espresso in J/mol (Joule per ogni mole) ed esprime l'energia molare rilasciata dalla reazione chimica in condizioni standard.
Per caratterizzare il combustibile si preferisce al posto di DHc utilizzare il Potere Calorifico Superiore (PCS) o, in inglese, Higher Heating Value (HHV) , che esprime il DHc* riferito però ad un Kg di combustibile e quindi si esprime in J/Kg di combustibile .
Tuttavia questo valore non ci è ancora utile dal punto di vista ingegneristico. Infatti a fine combustione i prodotti (acqua ed anidride carbonica) non si trovano allo stato standard. Questo ha una conseguenza molto importante per gli ingegneri motoristi, perché nello stato ad alta temperatura a cui si trovano i prodotti, l'acqua sarà in fase vapore (più precisamente in fase "vapore surriscaldato") e per passare dallo stato standard (in cui l'acqua si trova allo stato liquido) allo stato vapore l'acqua assorbe parte del calore sviluppato dalla combustione.
Per tenere conto di questo fatto si utilizza un altra grandezza, nota come Potere Calorifico Inferiore (PCI) o, in inglese, Lower Heating Valure (LHV) , che esprime proprio il calore rilasciato dalla reazione sottratto della quantità assorbita dai prodotti nel passaggio di fase.
LHV ci fornisce quindi, in pratica, il calore che effettivamente è reso disponibile dalla reazione.
Prossimamente vedremo una tabella con gli LHV di vari carburanti, tra cui il Bioetanolo
segue quì
