Recupero termico da motori a gas naturale con ciclo Brayton invertito: analisi di un caso stradale e marittimo

In seguito a normative sempre più stringenti sulle emissioni nel settore dei trasporti, è cresciuto l'interesse nella riduzione dei consumi e nella ricerca di combustibili più puliti, come il gas naturale liquefatto (GNL). In quest'ottica, il recupero dell'energia residua dai gas di scarico da motori alternativi a combustione interna (MCI), rappresenta una delle tematiche più studiate. In questa trattazione, è stato analizzato un sistema di recupero termico da motori a combustione interna alimentati a gas naturale basato sul Ciclo Brayton Invertito (IBC), con l'obiettivo di valutarne la fattibilità tecnico-economica per due potenziali applicazioni: un mezzo pesante adibito al trasporto stradale di merci ed un traghetto. Per la scelta del punto di progetto per il sistema di recupero, nel caso di veicolo pesante destinato al trasporto merci a lungo raggio è fatto riferimento a tratte di tipo autostradale, percorse a velocità di crociera. Per quanto riguarda il traghetto, è stata considerata una velocità di crociera media relativa a traghetti bidirezionali per tratte medio-brevi. Per entrambi i casi di studio è stata condotta un'analisi termodinamica mediante il software Aspen HYSYS, ed è stata valutata la possibilità di utilizzo del processo di rigassificazione del GNL per migliorare il recupero energetico. Per quanto riguarda il risparmio di combustibile ottenibile nel caso di studio stradale è stato tenuto conto dell'aumento dei consumi relativo al peso del sistema IBC installato a bordo, aspetto trascurabile invece nel caso navale. I risultati mostrano una potenza massima recuperabile in termini percentuali rispetto alla potenza erogata dal motore di circa il 2% per il caso stradale e del 4,4% per il traghetto. Per quanto riguarda i risultati economici, questi hanno mostrato per il caso stradale un risparmio sul combustibile non sufficiente a giustificare l'investimento iniziale. Diversi sono invece i risultati ottenuti dall'analisi del caso navale che, per un profilo di utilizzo del sistema di recupero di circa 6000 ore equivalenti, hanno mostrato il rientro dell'investimento in circa 13 anni