Riassunto analitico
L’aggravarsi delle condizioni climatiche a causa di un aumento sempre più consistente delle emissioni inquinanti, ha costretto la società a cercare alternative di mobilità volte a rimpiazzare la comune trazione basata su combustibili fossili. Da questo punto di vista, oltre all’adozione di powertrain BEV e HEV, il continuo sviluppo della tecnologia fuel cell offre una valida soluzione per l'instaurarsi di un trasporto sostenibile ed ecologico. Nonostante esistano già alcuni modelli di autoveicoli la cui propulsione si basa su tale tecnologia, seppur economicamente molto onerose, lo stesso non si può dire per i veicoli a due ruote.
Il seguente studio, di conseguenza, partendo dalle attuali conoscenze in ambito automotive sulle celle a combustibile, vuole fornire una prima analisi e modellazione di un powertrain di questo tipo per una motocicletta, confrontandone pregi e difetti in contrapposizione a una soluzione BEV.
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Abstract
Il settore dei trasporti rappresenta oggi uno dei principali attori nell’emissione di gas serra e sostanze inquinanti, responsabili del cambiamento climatico a cui oggigiorno si sta assistendo. Tale fattore ha quindi spinto a sviluppare alternative di mobilità sempre più indirizzate a un trasporto ecosostenibile, arrivando a implementare powertrain ibridi o elettrici, tra cui si inserisce anche l’uso di celle a combustibile. Quest’ultima classe di veicoli, meglio conosciuti come FCEV, costituisce in particolare una possibile alternativa all’uso di veicoli elettrici a batteria (o BEV), permettendo di ovviare ad alcune tra le principali problematiche possedute da questi.
Benché però, ad oggi, il settore delle quattro ruote veda già commercializzata qualche soluzione basata su tale tecnologia, lo stesso non vale per quello delle due ruote in cui anche le soluzioni BEV scarseggiano e, soprattutto, sono talvolta ancora poco efficienti.
L’obiettivo di questa tesi, di conseguenza, è stato quello di porre a confronto le due tecnologie così da valutare la convenienza nell’adozione di un powertrain fuel cell anche in ambito motociclistico. Dopo quindi una prima analisi delle soluzioni BEV attualmente commercializzate così da identificare il modello migliore sul mercato, lo si è implementato sia all’interno di un modello MATLAB, in modo da ricavare i dati relativi alla percorrenza dei diversi cicli guida per l’omologazione dei veicoli light-duty, che in un modello realizzato con il software GT-SUITE, fondamentale per simulare accuratamente la percorrenza del ciclo WMTC e validare eventuali dati ipotizzati in fase di costruzione del modello.
Successivamente, ricorrendo nuovamente al modello MATLAB, si è proceduto al dimensionamento del powertrain ibrido fuel cell, dimensionando il pacco batteria e la potenza della cella a combustibile in modo da garantire la percorrenza dei cicli di omologazione più energivori tra quelli precedentemente considerati, scelti sulla base di opportuni criteri. Ottenuta quindi una prima dimensione per il powertrain, lo si è nuovamente implementato in GT-SUITE così da validare la scelta fatta ed effettuare eventuali correzioni.
Il confronto tra le soluzioni BEV e FCEV include considerazioni quantitative riguardanti le masse e gli ingombri dei rispettivi powertrain, evidenziando i limiti e le potenzialità dei sistemi basati su celle a combustibile per i motocicli.
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