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Titolo: Metanolo in ottimizzati motori ad hoc a combustione interna

In un altro ng ho aperto questa discussione, mi piacerebbe conoscere anche 
il vostro parere.
 
Ho di recente letto l' interessante libro di Olah intitolato "Beyond oil and
gas: the methanol economy"
http://tinyurl.com/7c3tkye
 
una, tra le tante, argomentazioni dell' autore è che se anche il MeOH ha
circa la metà del potere energetico per litro di benzina e gasolio, può cmq
essere sfruttato in un motore a comb int appositamente ottimizzato (con
costi tutto sommato modesti) con una efficienza molto superiore ad un
ordinario motore a benzina e/o diesel a causa del maggior numero di ottani,
l' alto calore latente e il più ridotto rapporto stechiometrico ed altre sue
favorevoli caratteristiche. Sarei interessato a capire, quanto un tale
motore appositamente ottimizzato (e non semplicemente auto ordinarie
convertite ad usare anche MeOH) per il metanolo può essere più efficiente ?
 
Facendo qualche ricerca ho ovviamente trovato molte conferme di questo
maggiore potenziale di efficienza (curiosamente, anche a carichi parziali),
per es. :
http://www.nord-com.net/stoni/docs/SuTCAF.pdf
 
http://nordicgreen.eu/pure-methanol-in-gasoline-and-diesel-engines-m100/
 
http://www.ethanolboost.com/LFEE%202008-01%20RP.pdf
 
e molti altri, ma solo qui che è un sito dichiaratamente pro-metanolo,
http://www.methanol.org/Energy/Transportation-Fuel.aspx
 
viene affermato esplicitamente che un "motore ottimizzato al metanolo può
essere il 75% più efficiente di uno a benzina", quanto questa affermazione è
credibile ? 

 credibile ?
 
In numeri cosa vuol dire?.
Forse se l'efficienza di un motore a benzina è del 18% (energia 
contenuta in un litro di benzina vs energia scaricata a terra dall'auto 
a benzina), vuol dire che secondo il sito l'efficienza di una tale auto 
è del 18%+13.5%?
 
E poi so che con i motori diesel si fanno il doppio di chilometri, non è 
che sia meglio un motore diesel come rendimento?
-- 
Sandro kensan 
www.kensan.it
 & 
www.qiqi.it
 geek site

 non è che sia meglio un motore diesel come rendimento?
 
 
No, direi proprio di no. Già oggi un motore Otto ha un rendimento maggiore 
del Diesel a parità di rapporto di compressione, purtroppo le sue 
prestazioni sono seriamente limitate dalle caratteristiche della benzina 
stessa che non ne permette di sfruttarne a pieno tutte le sue qualità. Il 
metanolo potrebbe superare questo tipo di problema realizzando un motore ad 
alto numero di ottani, quindi alto rapporto di compressione, a basse 
emissioni, potenzialmente senza alcun sistema di raffreddamento (fan e 
radiatore), e senza le perdite di compressione e il maggiore ingombro/peso 
del diesel, che peraltro è intrinsecamente un motore più sporco (mentre 
semplicemente usare la miscela di M15 già riduce di un ordine di grandezza 
le emissioni persino rispetto alla benzina) - ciò cmq non toglie che dal 
metanolo si possa facilmente ricavare l' etere dimetilico che è un ottimo 
combustibile diesel, solo che ha il piccolo inconveniente di non essere 
liquido a pressione atm, ma cmq liquefacibile a pressioni modeste come il 
gpl
 

 del Diesel a parità di rapporto di compressione,
 
Ma ti sei dimenticato di specificare che il rapporto di compressione
tipico di un motore Diesel e' molto superiore a quello di un tipico
motore a benzina...
 
Anche io sono un estimatore del metanolo, piu' che altro perche' e'
piu' pulito e piu' performante di un motore benzina o Diesel; per
quanto concerne il consumo bisogna dire che continuando di questo
passo con le limitazioni alle emissioni di scarico, e' probabile che
un motore a metanolo, non penalizzato da scarichi ultra-ostruenti,
arrivera' a consumare meno di un Diesel e forse anche meno di un
benzina.
 
--
BlueRay = cometa_luminosa

 piu' pulito e piu' performante di un motore benzina o Diesel;
 
 
secondo me è anche molto interessante il fatto che è alla fine il 
combustibile liquido più semplice e più efficiente da produrre con alte rese 
dalla biomassa (per gassificazione), ancora meglio da *qualsiasi* biomassa 
anche di scarto, non piantagioni dedicate come oggi avviene per l' etanolo 
(con tutti i problemi annessi ben noti); per di più, introducendo dall' 
esterno una delle due moli di idrogeno necessarie alla sua sintesi (secondo 
la reazione CO + 2 H2 = CH3OH, l' altra è "gratuita" dal gas di sintesi da 
gassificazione)
http://www.heidelberger-innovationsforum.de/fileadmin/_heidelberger/downloads/Praesentationen_April10/25_Hauk_f.pdf
 
http://www.scribd.com/doc/43731944/A-Commercial-Feasibility-Study-of-Renewable-Methanol-Production-from-Biomass-Gasification-in-Iceland
 
si  può tranquillamente raddoppiarne la resa per tonn di biomassa secca di 
input - che vuol dire che da 25-50 milioni di tonn/anno di biomassa (una 
quantità del tutto accettabile) si potrebbero ricavare (non dico che questo 
debba essere l' obiettivo), con un miglioramento di efficienza di poco meno 
del 10% rispetto ai benzina, 20-40 mild di litri/anno di benzina equivalente 
e fino a 25-50 mild l/anno se il rendimento degli attuali benzina venisse 
migliorato di un buon 33%, cosa del tutto praticabile nel medio-lungo 
periodo (se ricordo bene, il consumo pre-crisi di combustibili derivati dal 
petrolio nel trasporto in Italia era di 60 mild di litri/anno, incluso navi, 
treni diesel ed aerei)

 Italia era di 60 mild di litri/anno, incluso navi, treni diesel ed aerei)
 
W il metanolo :-))
 
CCCP
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 altro, e superficialmente)
 
Naturalmente quello che conta non e' la temperatura massima, ma il
rapporto tra la temperatura massima e quella minima; nel caso di un
ciclo di Carnot (che non e' il nostro caso ma per fare un esempio), il
rendimento e' 1 -T2/T1, dove T2 = temperatura della sorgente di calore
a T bassa; T1 = ... a T alta.
 
--
cometa_luminosa

 conversione, cracking, reforming, raffinazione, e 
 
Cioe'? Scusami, mi puoi spiegare in parole moolto piu' povere
 
 

 
 
"cometa_luminosa"  ha scritto nel messaggio 
news:2d249598-5d86-43a9...@s9g2000vbg.googlegroups.com...

Non che sia molto rilevante per l'argomento metanolo e motori a metanolo, 
una delle conseguenze del rendimento ideale di Carnot è che diminuire di uno 
stesso delta T la temp della "sorgente fredda" di cessione del calore porta 
più benefici al rendimento che aumentare dello stesso delta T la temp di 
quella calda di introduzione del calore (come si evince derivando 
parzialmente rispetto a T1 o T2  l' espressione in valore assoluto di carnot 
: come caso ideale limite, si potrebbe persino ottenere un rendimento del 
100% se la T2 fosse proprio allo zero kelvin, anche se la T1 non fosse 
nemmeno particolarmente elevata)
 
Ritornando invece ai casi dei cicli Otto e Diesel (i cui cicli termodinamici 
sono pure delle grossolane semplificazioni dei reali funzionamenti dei 
motori, a meno di casi particolari, per es. i grandi Diesel molto lenti), le 
espressioni dei loro rendimenti sono alla fine funzione dei loro rapporti 
volumetrici di di compressione r secondo l' espressione : 1 - 1/r^(k-1) per 
l' otto (k rapporto dei cp e cv) e "quasi" la stessa espressione per il 
diesel che contenga in più un fattore sempre < 1 che tenga conto del 
rapporto di combustione a p = cost - da cui si evince che a parità di 
parametri il motore otto ad accensione comandata/a scintilla è PIU 
efficiente di uno diesel ad accensione per compressione 

 temperature.
 
A regime tutto il metanolo dovrà essere prodotto da fonti pulite e/o 
rinnovabile e non fossili (anche perchè sarebbe una perdita energetica 
netta), integrando l' elettrificazione del trasporto, sia personale (con 
veicoli elettrici a batteria o ibridi a caricamento), che collettivo (con 
treni, tram, ecc...), eventualmente aumentandone drasticamente la resa per 
tonn di biomassa sfruttata introducendo dall' esterno l' idrogeno 
necessario, a sua volta prodotto da fonti non fossili o cmq sfruttando 
contributi quasi "gratuiti"di energia.
Ovviamente ci sono grandi quantità di combustibili fossili in zone remote 
del pianeta per le quali ha più senso una produzione il loco di combustibili 
liquidi in condizioni normali facili da stoccare e trasportare che lo 
sviluppo di pesanti e scomode infrastrutture, per es. nel caso del gas 
naturale lunghi e costosi metanodotti o il trasporto per liquefazione a temp 
criogeniche, ~ 160 °C sotto zero (come pure oggi sembra andare di moda) 

 rapporto tra la temperatura massima e quella minima; 
 
ma a meno di quella ambiente come lo raffreddi? Ergo, Tmin ~ TAmbiente

 sembra andare di moda)
 
mah ... speriamo che qualche big corporate decida di 
metterci su il grano (o qualche stato illuminato precorra i 
tempi con la normativa, forzando la mano)
ciao


 Cioe'? Scusami, mi puoi spiegare in parole moolto piu' povere
 
beh, in realtï¿œ non si tratta di grandi considerazioni, salvo 
che le ho appena accennate.
 
Dicevo che attualmente c'ï¿œ una molteplicitï¿œ di fonti e 
"vettori", tra loro non compatibili (e ogni volta che ï¿œ 
necessario muovere energia/massa da un processo ad un altro 
si pagano pesanti conversioni nei processi piï¿œ vari.
Il metanolo si presterebbe bene ad essere l'esperanto 
standard dei processi energetici, una linfa unica per la sua 
posizione centrale e facilmente accessibile da praticamente 
da tutte le distinte reti. Invece di avere tanti "anelli" e 
cicli, una sorta di "stella", col vettore liquido in comune.
 
Dalle biomasse e da certi rifiuti si puï¿œ ottenere per 
pirolisi (syngas), al costo di idrogeno aggiuntivo se si 
vuole ottimizzare la resa ponderale (ma anche no, se non 
frega niente)
Dal carbone coi vecchi processi gasogeni (gas d'acqua, 
d'aria e misto, e WGSR, water gas shift reaction)
Dal gas naturale (o di fermentazioni) per steam reforming : 
quest'ultimo processo produce eccesso di idrogeno, 
utilizzabile per ridurre il CO e ne avanza ancora.
In generale molti dei processi hanno debito di idrogeno e 
producono piï¿œ CO. O questo viene bruciato a CO2 (separare CO 
dal metanolo a valle dell'idrogenatore ï¿œ assolutamente 
banale ed inexpensive), oppure si potrebbe far convergere 
qui idrogeno ELETTROLITICO "tampone" dalle fonti rinnovabili 
intermittenti (PV, solare termico a concentrazione, eolico).
L'idrogeno in sï¿œ sarebbe pure lui un vettore versatile 
chimicamente, ma lo stoccaggio ï¿œ problematico, ï¿œ fugace, e 
le densitï¿œ energetiche su base volumetrica fanno ridere (e 
per questo non ï¿œ buono per unificare l'automotive).
 
ciao


 Ergo, Tmin ~ TAmbiente
 
Controesempio: i laghetti gelano nelle notti limpide anche con
Tamb > 0 °C.
 
(Il problema e' trovare un radiatore che irradi solo o prevalentemente 
alle frequenze delle finestre...)
 
-- 
TRu-TS
Buon vento e cieli sereni

 ... e con catodo "remoto" di aria)
 
appunto per questo, in attesa di batterie migliori (per es. del tipo 
metallo-aria come dicevi), è necessaria un' alternativa che riduca allo 
stretto necessario il ricorso alle batterie, per es. non più di quei 30-50 
km/giorno che la stragrande maggioranza delle persone per lo più percorre al 
giorno, lasciando i combustibili liquidi per i percorsi più lunghi - dove 
credo le batterie non saranno mai davvero competitive 

 le vetture, col metanolo si.
 
ci sarebbe anche un' aumento di pregio economico, oltre che energetico, a 
parità di potere energetico del combustibile di partenza; per es. se un 
barile di petrolio costa 100-120 $, un barile equivalente di gas ne costa 
forse 20 $ e uno di carbone 10 $ (per non dire dei combustibili nucleari, 
come uranio e torio, che sono a molto meno di 1 $ per barile di petrolio 
equiv.). Allora, anche considerando l' inevitabile costo di trasformazione e 
relative perdite in combustibili liquidi, c'è un enorme beneficio economico, 
almeno in periodi di alti prezzi del barile, per riservare queste risorse 
anzicchè alla produzione di elettricità, alla generazione di metanolo o 
dimetil etere (particolarmente dove tali risorse come il carbone di lignite 
sono troppo sporche e povere per essere sfruttate apprezzabilmente nel 
termoelettrico) - dico ci "sarebbe" perchè al di là di rarissimi casi, non 
ci sono in Italia (altrove è ovviamente diverso) apprezzabili risorse di 
carbone o gas tali da giustificare una grossa produzione di metanolo, mentre 
la biomassa seppur a costi e complessità superiori, è alla portata di 
chiunque 

 Cioe'? Scusami, mi puoi spiegare in parole moolto piu' povere
 
Il premio Nobel per la chimica George Olah ha scritto un libro sull' 
argomento intitolato "the methanol economy" che puoi (parzialmente, gli 
ultimi capitoli, cmq quelli più importanti) leggere con google libri.
In sintesi, i vantaggi del MeOH (ed indirettamente del DME come sostituto 
diesel, gpl cucina e turbine a gas) sono che è relativamente facile da 
produrre da qualsiasi fonte fossile o rinnovabile (legna vergine, rifiuti 
solidi urbani, residui agricoli e forestali, ecc... che alla lunga dovrebbe 
essere l' opzione più praticata), la sua produzione è molto selettiva in 
metanolo che è praticamente l' unico prodotto ricavato (a differenza della 
raffinazione del petrolio, dove una lunga serie prodotti non sempre utili 
sono prodotti), è il combustibile liquido (a pressione atm o liquefacibile a 
pressioni modeste) "sintetico" meno energivoro da produrre in quanto a 
fabbisogno di idrogeno (se prodotto da gassificazione a partire dal gas di 
sintesi in CO e H2) ed è infine il combustibile più pulito come emissioni 
inquinanti, persino più pulito del metano (non ha nemmeno gli NOx) - oltre 
che essere già praticamente compatibile con le infrastrutture esistenti 
(motori e distribuzione), a parte la possibilità di realizzare motori a 
combustione interna e celle a combustibile (il metanolo è il combustibile 
più semplice da usare con esse, cosa già provata) terribilmente più 
efficienti che quelli attuali


No la T minima e' quella del fluido in ingresso alla camera di
scoppio.
 
L'OP aveva specificato che la temperatura di ingresso della miscela
aria-carburante puo' scendere fino a 125°C al di sotto della
temperatura ambiente (se non te lo ha detto te lo dico io).
 
Non mi ricordo se e' stato detto, la "tonalita' " termica della
miscela aria/metanolo e' superiore a quella corrispondente di benzina,
gasolio, etanolo, benzene, metano, propano, butano, carburanti avio.
Dati da "Motori Endotermici" - Dante Giacosa.
 
--
cometa_luminosa

 equivalente e fino a 25-50 mild l/anno
 
 
Oltretutto dopo semplici ricerche leggo da più parti che solo dalla 
ordinaria manutenzione di boschi e foreste si possono tranquillamente 
ricavare circa 6-7 tonn di legna per ettaro, quando in Italia ci sono più di 
10 milioni di ettari di superfici boschive. Quindi, anche assumendo l' uso 
di legna per altri usi energetici (cosa che andrebbe cmq superata nel tempo, 
per l' intrinseca inefficienza ed impatto ambientale come polveri ed altri 
inquinanti) e per usi non energetici (che invece andrebbe favorita), ci sono 
abbastanza risorse anche per quel fabbisogno cmq largamente esagerato di 50 
milioni di tonn/ano di biomassa, anche senza considerare altri contributi 
cmq possibili diversi dalla legna di boschi e/o foreste

 dalla legna di boschi e/o foreste
 
 


 alacremente, se ne trovi, posta qualcosa
 
il sito dell' Enea ha un interessante archivio al riguardo
http://www.enea.it/it/Ricerca_sviluppo/ricerca-di-sistema-elettrico/biomasse/censimento-del-potenziale-energetico-nazionale-delle-biomasse
 
 
certamente esistono grandi quantità di biomasse quasi "gratuite" o
addirittura dal costo negativo (in quanto scarti di altre lavorazione o cmq
roba che andrebbe in discarica, con tutti i costi e i problemi ben noti,
come anche la cronaca recente ci mostra), tuttavia è da vedere se
trasformare questi contributi in combustibili liquidi sia proprio la scelta
migliore. Per es. ci sarebbero grandi quantità (~ 1 kg/giorno/pro capite) di
rifiuti organici che potrebbero essere usati allo scopo, ma con ogni
probabilità è molto più saggio usarli per produrre biogas, se non
addirittura per usi non energetici come fertilizzante in agricoltura - allo
stesso modo, è molto più utile usare la legna vergine come materia prima da
costruzione (che implica uno stoccaggio di CO2 praticamente illimitato), 
piuttosto che come combustibile da bruciare, che è
cmq una fonte limitata e comporta la produzione di grandi quantità di
polveri ed inquinanti atmosferici. Io credo che un uso responsabile e
sostenibile della biomassa debba prevedere per primo l' uso di scarti di
biomassa e non di piantagioni dedicate (anche di tipo non alimentare) ed al
più l' uso della biomassa come sorgente di carbonio da convertire che come
fonte energetica in sé (per es. inceneritori di rifiuti, impianti 
combustione di biomassa anche
in cogenerazione, ecc...) 

 in cogenerazione, ecc...)
 
 


 
http://www.ethanolboost.com/LFEE%202008-01%20RP.pdf
 
 
Per di più, a latere di queste considerazioni, noto un' altra cosa, ovvero : 
un veicolo alimentato a metanolo con motori a comb int ottimizzati per l' 
uso del metanolo (diciamo con un terzo in più di rendimento rispetto al suo 
pci vs un ordinario motore a benzina, un valore certamente praticabile) è 
quasi efficiente quanto un veicolo elettrico a batteria, che è cmq 
intrinsecamente il sistema di gran lunga più efficiente (seppur con alcuni 
chiari limiti).
 
Infatti partendo dalla gassificazione della biomassa, che grossomodo produce 
una miscela di CO/H2 con rapporto molare ~ 1 : 1, occorre solo una mole di 
H2 da introdurre "dall' esterno" per produrne una di MeOH, quindi occorrono 
~ 0,05 kg di H per litro di MeOH, diciamo quindi un fabbisogno di 2,5 kWh di 
elettricità per litro di MeOH (se l' H è prodotto per elettrolisi dell' 
acqua, che tra l' altro può pure co-produrre l' ossigeno utile alla 
gassificazione, ad un "costo" energetico come elettricità di ~ 50 kWh per kg 
di H, correggetemi pure se conoscete numeri diversi). In definitiva, da 
diciamo 25 milioni di tonn/anno di biomassa secca (od opportunamente 
seccata) si possono produrre l' equivalente di 25 mild di litri/anno di 
benzina in metanolo (assumendo sempre quel miglioramento del 33% in 
efficienza), ovvero 25 tonn/anno*1500 l/tonn = 37,5 mild l/anno MeOH, con un 
fabbisogno elettrico di circa 100 TWh/anno, anche assumendo nullo il 
contributo dovuto al raffreddamento/quenching del syngas da ~ 1300-1500 °C 
(che è tutt' altro che trascurabile, IMHO). Considerando un consumo di un 
litro di benzina equivalente ogni 15 km percorsi, e nel caso dell' elettrico 
15-18 kWh elettrici per 100 km, la stessa percorrenza sarebbe possibile con 
i veicoli elettrici con un fabbisogno elettrico di circa 60-70 TWh/anno, che 
non è, alla fine, tantissimo di meno, soprattutto considerando il vantaggio 
intrinseco nell' avere un combustibile liquido nel serbatoio anziché una 
pesante/ingombrante (seppur molto più efficiente) batteria e nel poter 
agevolmente convertire contribuiti quasi "gratuiti" di energia pulita (per 
es. l' eolico notturno) in combustibili liquidi utili durante i consumi 
diurni