Vie&trasporti n.849 maggio 2021

Attualità
Attualità
Veicoli alternativi
I conti del green
Dalla canadese Ballard, specialista nella costruzione di pile a combustibile,
e dall’integratore di sistemi Arcola Energy, uno studio comparativo sui costi
di gestione dei compattatori con motore diesel, elettrico o a fuel cell
di Gianenrico Griffini
Un sistema a fuel cell della Ballard Power System,
fra i più diffusi sul mercato, e il rifornimento
di idrogeno di un mezzo mosso dalla corrente
generata dalle pile a combustibile. Nella
pagina a fianco, i dettagli costruttivi
di un compattatore Fcev.
Anche i veicoli green devono confrontarsi
con i costi di gestione (Tco) per risultare
competitivi, almeno in futuro, con i camion
con motorizzazioni diesel. E sembra proprio,
da uno studio condotto dalla canadese
Ballard, specialista nella realizzazione di fuel
cell, e dall’integratore di sistemi Arcola Energy,
che questo obiettivo possa essere raggiunto
in tempi ragionevoli con l’utilizzo di camion alimentati
con pile a combustibile. Il conto economico
in sterline, nella tabella della pagina a
fianco, mette a confronto tre tipologie di mezzi
per la raccolta rifiuti con tre diverse catene cinematiche:
motore a combustione interna, elettrici
a batterie ed elettrici a fuel cell (Fcev), impegnati
su cicli di lavoro di 8 o di 12 ore. Lo studio
si basa sull’esperienza maturata nel Regno
Unito con l’utilizzo di una flotta di camion a tre
assi di 26 tonnellate (la tipologia più diffusa),
adibiti alla raccolta porta a porta di rifiuti solidi
urbani. La simulazione per il calcolo del Tco
prende in considerazione un parco di 30 mezzi
dotati di compattatore. I camion equipaggiati
con celle a combustibile montano serbatoi a
tetto in materiale composito con una capacità
complessiva di 20 kg di idrogeno compresso,
in grado di assicurare un’autonomia operativa
di 8 ore. Con 30 kg, invece, possono essere coperti
due turni di lavoro senza rifornimenti intermedi,
con una percorrenza media di 125 chi-
lometri e circa 3mila operazioni di sollevamento
dei cassonetti. Il pieno di idrogeno richiede un
lasso di tempo compreso fra i 5 (il caso più frequente)
e i 10 minuti. Non sono, quindi, necessarie
infrastrutture complesse, come quelle richieste
dagli elettrici a batterie (Bev) per la
ricarica completa o per ricariche parziali lungo
l’itinerario. Il ‘motore’ del veicolo Fcev è un sistema
della Ballard Power System da 70 kW, abbinato
a un pacco batterie da 30 kW-ora. Questa
soluzione permette di rispondere ai picchi di richiesta
energetica nei transitori (accelerazioni,
salite, utilizzo del compattatore) e di recuperare
energia durante le frenate rigenerative.
Il carico utile fa la differenza
Con un tre assi mosso da un diesel, il carico utile
si aggira attorno alle 10 tonnellate. I più penalizzati
sono gli elettrici a batterie (9,2 tonnellate),
mentre con un mezzo a fuel cell il valore
arriva a oltre 9,8 tonnellate. I sistemi della
Ballard sono stati progettati in funzione di una
vita utile di 25mila ore, ma hanno dimostrato
di poter raggiungere le 30mila ore (12 anni di
utilizzo con cicli di 8 ore/giorno), prima di interventi
radicali. Sembra, quindi, che le fuel cell
siano più competitive delle batterie per la transizione
energetica.
COME È FATTO IL TRE ASSI
per la raccolta dei rifiuti urbani
1 Serbatoi dell’idrogeno
Contenitori omologati per l’idrogeno, collocati
a tetto in un involucro protettivo ventilato,
che risponde ai più stringenti criteri di sicurezza.
La quantità di idrogeno a bordo è sufficiente per
assicurare l’energia per un intero ciclo di lavoro.
2 ‘Motore’ a fuel cell
Sistema con celle a combustibile,
realizzato dalla Ballard Power
System. Converte l’idrogeno in
energia elettrica per il motore
di trazione, per i picchi di
richiesta in salita o sui percorsi
extra-urbani e per azionare
il compattatore.
3 Batterie
Pacco batterie di elevata potenza
per rispondere ai picchi di richiesta
e per immagazzinare energia
durante le frenate rigenerative.
Insieme alle fuel cell, le batterie
di bordo consentono la completa
autonomia operativa del veicolo
e dell’allestimento.
Le voci di costo (in sterline) per stimare il TCO
Limite Limite
inferiore superiore
Veicolo diesel
Durata ciclo di lavoro (h) 8 12
Costo d’acquisto unitario (£) 179.360 179.360
Costi energetici (£/kWh) 0,099 0,111
Costi di manutenzione (£/h) 3,80 3,80
Carico utile (kg) 10.000 10.000
Consumo energetico specifico (kWh/h) 68,72 79,68
Numero di veicoli richiesti 30 30
Elettrico a batterie
Durata ciclo di lavoro (h) 8 ore 12 ore
Costo d’acquisto unitario (£) 192.041 237.641
Costi energetici (£/kWh) 0,114 0,114
Costi di manutenzione (£/h) 2,85 3,80
Durata batteria (anni) 4 8
Carico utile (kg) 9.211 9.211
Consumo energetico specifico (kWh/h) 20,1 23,1
Numero di veicoli richiesti 33 33
Elettrico a fuel cell
Durata ciclo di lavoro (h) 8 12
Costo d’acquisto unitario (£) 177.518 295.678
Costi energetici (£/kWh) 0,091 0,183
Costi di manutenzione (£/h) 3,42 5,70
Carico utile (kg) 9.570 9.823
Consumo energetico specifico (kWh/h) 46,5 53,6
Numero di veicoli richiesti 30 31
4 Motori elettrici
Forniscono la massima coppia di trazione,
indipendentemente dalla velocità del camion.
Sono abbinati ad assali e a sospensioni convenzionali.
5 Potenza ausiliaria per l’allestimento
Il compattatore è azionato da attuatori idraulici mossi da
un motore elettrico ausiliario. Il dispositivo è più silenzioso
ed energeticamente efficiente della soluzione con presa
di forza abbinata a un motore a combustione interna.
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