HAMAMATSU, Giappone--(BUSINESS WIRE)--Yamaha Corporation e Sumitomo Corporation Power & Mobility Co., Ltd., società del gruppo Sumitomo Corporation, (di seguito “entrambe le società” o “noi”), hanno effettuato una dimostrazione congiunta di un nuovo sistema di recupero del calore di scarto basato sulla tecnologia di un generatore termoelettrico (di seguito “TEG”), che produce energia elettrica tramite il calore del gas di scarico e che si è dimostrato in grado di ridurre le emissioni di CO2 durante la prova del veicolo su banco dinamometrico (di seguito “questa prova dimostrativa”).
Il gruppo TEG, installato in una parte del sistema di scarico del veicolo, è in grado di ridurre le emissioni di CO2 a seguito della riduzione del carico dell’alternatore, realizzata mediante generazione di energia elettrica dal gas di scarico di scarto non utilizzato, nonché attraverso un precoce riscaldamento del motore dovuto al refrigerante riscaldato attraverso il gruppo TEG all’avvio del motore.
In questa prova dimostrativa il gruppo TEG è stato installato in un veicolo di prova e si è proceduto a misurare l’energia elettrica generata dal gruppo TEG e le emissioni di CO2 su un banco dinamometrico. Grazie al gruppo TEG, si è registrata una diminuzione del 1,9% delle emissioni di CO2 (vale a dire 3,9 g/km) nel corso di tutto il ciclo di guida secondo il protocollo europeo WLTP*1. A seguito di tale risultato, si è stimato un potenziale beneficio del gruppo TEG pari a una riduzione del 3,1% della CO2 (vale a dire 6,4 g/km), quale effetto di installazione ulteriormente ottimizzata del gruppo TEG sul veicolo.
Scenario dello sviluppo
Ultimamente, a livello globale si è registrata un’intensificazione delle attività tese a realizzare una società a zero emissioni di carbonio e sull’industria automobilistica preme la richiesta di un’ulteriore riduzione delle emissioni di CO2.
Tra le tecnologie ambientali, da molto tempo TEG suscita grande interesse; nell’ambito dell’industria automobilistica sono state intraprese varie iniziative per utilizzare concretamente tale tecnologia ai fini della riduzione delle emissioni di CO2. Le insufficienti prestazioni e l’inadeguata affidabilità del modulo TEG, insieme al carente impegno sulla progettazione ingegneristica di un sistema che integrasse il gruppo TEG su un veicolo, hanno però impedito finora l’adozione pratica della tecnologia.
A marzo 2021, entrambe le società hanno iniziato a vendere campioni del modulo TEG YGPX024*2 (ai massimi livelli in termini di produzione e dimensioni *3), per studiare le esigenze del mercato. Abbiamo ora condotto questa prova dimostrativa destinata ad applicazioni automotive, dove si può prevedere un business su un mercato vastissimo.
Descrizione della prova dimostrativa
Questa prova dimostrativa è stata affidata a FEV Europe GmbH (con sede generale ad Aquisgrana, in Germania). In un veicolo di prova è stato installato un sistema composto dal gruppo TEG e un convertitore CC/CC; questa prova dimostrativa è stata effettuata su banco dinamometrico. Di seguito si riportano i dettagli della prova dimostrativa.
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Veicolo di prova
Jaguar F-PACE (SUV turbo 2,0 litri a benzina)
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Configurazione del gruppo TEG
Il gruppo TEG si compone di quattro moduli TEG YGPX024, due scambiatori di calore per il gas di scarico e tre scambiatori di calore per il circuito di raffreddamento ad acqua sovrapposti. YGPX024, caratterizzato da struttura e metodo di produzione proprietari, genera la produzione più elevata al mondo e garantisce un’affidabilità idonea alle applicazioni automotive*3.
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Schematizzazione dell’installazione del gruppo TEG in un veicolo
Il gruppo TEG è stato installato nel tubo di scarico a valle del catalizzatore. È stata creata una diramazione del circuito di raffreddamento del motore principale fino al gruppo TEG. Per erogare il refrigerante al gruppo TEG, è stata utilizzata la pompa dell’acqua esistente nel veicolo. Parallelamente all’alternatore già presente, il gruppo TEG è stato collegato direttamente a una batteria da 12 V preesistente, tramite un convertitore CC-CC con funzione tracciamento del punto di massima potenza, per cui il gruppo è riuscito a funzionare in modo ottimale e a ottenere energia elettrica in modo efficiente. Per questa prova, ritenendo d’importanza primaria valutare l’effettivo beneficio per il veicolo, non sono state utilizzate apparecchiature esterne.
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Metodo di valutazione
Questa prova dimostrativa è stata effettuata basandosi su diversi cicli di prova, come il ciclo di guida europeo WLTP (inclusa la fase 4), il ciclo di guida US06*4 e il ciclo di guida stazionario. Durante le prove su banco dinamometrico, allo scopo di valutare l’effetto del gruppo TEG, sono state misurate le emissioni di CO2 e la produzione elettrica generata dal gruppo TEG.
Risultato della prova
Di seguito si riepilogano la riduzione di CO2 e la produzione elettrica del gruppo TEG.
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Ciclo di guida protocollo WLTP europeo
Riduzione di CO2: 1,9% (3,9 g/km); Produzione di elettricità max: 165 W -
Modalità di guida US06
Produzione di elettricità media: 97 W -
Ciclo di guida stazionario a 2.000 giri/min (per veicolo elettrico ad autonomia estesa e veicolo serie ibrida)
Produzione di elettricità: 195 W, equivalente al 40% della potenza generata dall’alternatore
Durante questa prova dimostrativa, il gruppo TEG era sottoposto a rilevanti vincoli di installazione; la temperatura del gas nel condotto di alimentazione di scarico non ha potuto raggiungere il valore obiettivo. Pertanto, abbiamo svolto una prova aggiuntiva raggiungendo la temperatura obiettivo del gas e, in base all’esito della prova, dalla nostra analisi è emersa una riduzione massima di CO2 del 3,1% (6,4 g/km) conseguente a un’ottimizzazione dell’installazione del gruppo TEG sul veicolo.
Prospettive future
È indubbio che, per realizzare una società a zero emissioni di carbonio, è essenziale che nell’industria automobilistica si giunga all’elettrificazione e a una maggiore efficienza dei motori a combustione interna. Per la maggior parte delle case automobilistiche, sono necessarie tecnologie innovative capaci di un’ulteriore riduzione di CO2 nei veicoli con motore a combustione interna. Perseguiamo l’obiettivo di realizzare una società a zero emissioni di carbonio insieme ai nostri clienti, grazie al primo utilizzo pratico al mondo del gruppo TEG per le applicazioni automotive.
*1. |
Worldwide harmonized Light duty driving Test Procedure (WTLP): norme internazionali sui cicli di prova sulle emissioni di gas di scarico e metodi di prova per veicoli passeggeri e veicoli commerciali leggeri |
*2. |
Per i particolari sul modulo TEG, è possibile visitare l’URL seguente. |
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https://device.yamaha.com/en/thermoelectric_cooler/generator/ |
*3. |
In base agli studi svolti da entrambe le società nel 2022 |
*4. |
Uno dei metodi di prova su emissioni di gas di scarico ed efficienza dei consumi di carburante introdotti nell’America del Nord, adottato per misurare il gas di scarico ad alta velocità ed elevate accelerazioni |
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Presentazione di Sumitomo Corporation Power & Mobility Co., Ltd.
Sumitomo Corporation Power & Mobility Co., Ltd. sta sviluppando un’ampia varietà di attività in varie parti del mondo correlate alla “costruzione di sistemi e infrastrutture sociali per la mobilità di prossima generazione”, avvalendosi della grande esperienza e del know-how del gruppo Sumitomo Corporation e della sua rete internazionale. Tra le attività più rilevanti figurano: (1) l’attività commerciale relativa ad automobili e veicoli su rotaia, nonché apparecchiature per impianti di generazione di energia (esportazione/importazione e triangolazioni commerciali); (2) lo sviluppo e la realizzazione di progetti riguardanti centrali elettriche e i trasporti all’estero; (3) lo sviluppo di nuove attività imprenditoriali nel campo della mobilità.
Per i particolari, è possibile visitare la pagina: https://www.sc-pmco.com/en/
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