Post by Daniele OrlandiAnche la propulsione con motori a ciclo Otto si rivelata "buona".
Avere dei propulsori elettrici alimentati a celle di combustibile sarebbe
meglio.
Dipende dal punto di vista. Dal punto di vista energetico, considerando le
fonti attuali, qualunque propulsione è peggio del motore diesel. Un po'
peggio il ciclo otto, MOLTO peggio, le celle a combustibile.
Ciao.
Ti sbagli. MOLTO meglio le celle a combustibile.
Il vantaggio delle celle a combustibile, sta nell'eludere
il secondo principio della termodinamica.
Sappiamo dalla termodinamica che il rendimento di
una macchina di Carnot (totalmente ideale), è dato
da 1-Tl/Th dove Tl è la temperatura assoluta del
serbatoio a temperatura più bassa. Inoltre, è possibile
dimostrare che nessuna macchina termica reale
è in grado di superare il rendimento di una macchina
di Carnot che lavori alle medesime temperature.
Dalla formule, si nota che l'unico modo per avere un
rendimento del 100%, è avere un serbatoio a Tl=0,
ossia allo zero assoluto (cosa di fatto non realizzabile,
a causa del terzo principio della termodinamica).
Segue una realtà: se provate a convertire calore in
lavoro, per mezzo di una macchina termica, otterrete
solo una percentuale dell'energia che state bruciando
come lavoro meccanico. Il resto, sarà mandato al
tubo di scappamento (serbatoio a bassa temperatura),
ed anche se è ancora lì, non sapremo che farcene
(una volta che il calore viene disperso nell'atmosfera
non è più possibile riutilizzarlo).
Questa realtà fisica, che porta al concetto di entropia,
viene spesso enunciata dicendo che se nell'universo
tutti i corpi fossero alla medesima temperatura, ci
sarebbe molta energia sparsa per il mondo... ma non
sapremmo che farcene.
Attenzione però, perchè il secondo principio della
termodinamica vale solo per le conversioni calore/lavoro.
Non vale, invece, per altri tipi di conversione energetica.
Allora, supponiamo di avere 100 J immagazzinati sotto
forma di energia chimica in una certa quantità di
metano.
Se seguiamo l'approccio convenzionale, ossia bruciamo
il metano, otterremo al massimo 100 J di energia termica
(e neanche, ma supponiamo...). Di questi, solo 30-35 J
saranno convertiti in lavoro meccanico, proprio a causa
del secondo principio della termodinamica.
Se seguiamo l'approccio pila a combustibile, attraverso
l'equazione di Nerst possiamo calcolare che siamo in
grado di convertire il 90-95% dell'energia chimica
del metano (energia libera di Gibbs), in energia elettrica.
A quel punto, abbiamo 95 J di energia elettrica che
possono essere inviati ad un motore elettrico, ottenendo
95 J di energia meccanica.
Si noti dunque, che la superiorità dell'uso delle pile a
combustibile non è legata al fatto che si usi idrogeno
(come comunemente si crede negli ambiti non scientifici):
in realtà l'idrogeno in queste applicazioni fa solo da
vettore energetico e non sarebbe decisivo se non per
un particolare (e cioè che sino all'anno scorso non
avevamo pile a combustibile che usassero direttamente
idrocarburi, e quindi era necessario usare un reforming
del metano per produrre idrogeno, e poi con quello
alimentare la pila a combustibile idrogeno-ossigeno).
Il vero vantaggio dell'uso delle pile a combustibile
consiste nel fatto che non c'è nessuna conversione
calore/lavoro, e di conseguenza il secondo principio
della termodinamica viene eluso.
Vorrei inoltre osservare, per pura curiosità, che non
è vero neanche che il motore diesel sia la macchina
termodinamica con il rendimento più elevato. Il
massimo che è possibile ottenere, allo stato della
tecnica, è data dal cosiddetto ciclo Stirling o a
rigenerazione, che ha rendimenti superiori rispetto
a qualsiasi motore a scoppio.
Saluti
Vegeta