Il
motore
ad aria compressa
è un particolare tipo di motore
che sfrutta l'espansione dell'aria
fortemente compressa.
L'aria
compressa esce da serbatoi a pressione
elevata, circa 300 bar.
L'espansione dell'aria viene quindi utilizzata per muovere un pistone
o una turbina
collegati ad un albero.
Un
motore del genere è privo di qualsiasi emissione inquinante
(non avendo alcun tipo di combustione)
e deve essere rifornito con aria compressa. L'aria compressa è
utilizzata come vettore
di energia;
l'eventuale
inquinamento, in caso di produzione con tecniche tradizionali, viene
spostato nella fase di produzione dell'energia
che serve a generare il vettore, ovvero l'aria compressa.
Tecnologia
Un
esempio di motore alternativo ad aria compressa per applicazioni
automobilistiche è stato messo a punto dall'ingegnere francese Cyril
Guy Nègre e presentato al
Motorshow di Bologna nel 2001. Il progetto, pur avendo superato
alcune sperimentazioni, non ha avuto alcun seguito, secondo alcuni
per difficoltà tecniche.
Guy
Nègre ha ricevuto proposte di contratti ed è in trattativa con
Venezuela,
Brasile
e altri Stati. Secondo il costruttore le prime auto avrebbero dovuto
essere in commercio nel primo semestre 2006, tuttavia il distributore
italiano, Eolo Auto, ha dal 2005
chiuso la fabbrica (che non è mai entrata in funzione) e il sito
internet. [1]
L'utilità
dell'aria compressa nei veicoli è limitata con le attuali pressioni
usate (200/300 bar). Si hanno densità di energia accumulate molto
basse, paragonabili a quelle delle batterie
al piombo nei veicoli elettrici.
In
fase di espansione, l'aria restituisce un lavoro inferiore a quello
speso per la sua compressione. Inoltre il calore che deve essere
somministrato al gas per permettere una ottimale espansione ne riduce
ancora l'efficienza. Il fatto che la produzione del vettore abbia
costi energetici maggiori rispetto a quelli riottenibili è
ovviamente una caratteristica comune a tutti
i processi naturali e quindi tutti i motori. Il vantaggio del
classico motore a scoppio infatti non risiede nella sua efficienza,
che anzi è molto bassa, ma nel fatto che il carburante viene
prodotto sfruttando millenni di accumulo di energia solare gratuita.
La
testata di un motore ad aria compressa è concepita per essere
inserita in un telaio più leggero delle normali automobili e,
quindi, è minore l'energia che bisogna sviluppare per alimentare il
moto; inoltre, il motore ha pochi organi in movimento (e in attrito)
che riducono le dissipazioni di calore.
I
motori a scoppio hanno un rendimento teorico massimo del solo 30%.
Non esistono stime affidabili sul rendimento dei motori ad aria
compressa. Nègre sostiene che raggiungono un'efficienza del 70% ma,
ad oggi (2008),
non esiste una conferma indipendente del suo lavoro ed il dato
fornito sembra improbabile.
Un
problema dei motori ad aria compressa è la formazione di ghiaccio
nel motore stesso. L'espansione di un gas sottrae calore all'ambiente
(i frigoriferi
domestici utilizzano l'espansione di un gas per raffreddare la cella
frigorifera), l'aria nei motori si raffredda fino a -40 °C e quindi
anche una minima presenza di condensa nell'aria produrrebbe del
ghiaccio nel motore.
Si
può fare a meno di fare espandere l'aria fino alla pressione
atmosferica e poi riscaldarla da -40 °C, infatti si fa espandere
l'aria solo fino ad una certa pressione (P1 inferiore alla pressione
delle bombole), in questo modo il raffreddamento è molto minore e
non provoca ghiaccio e poi si fa riscaldare l'aria fino alla
temperatura ambiente con un radiatore. Successivamente si usa un
secondo stadio identico che dalla pressione P1 porta l'aria alla
pressione P2, aria poi portata alla temperatura atmosferica. Con un
certo numero di stadi si arriva alla pressione atmosferica senza
formazione di ghiaccio. Questo tipo di trasformazione si chiama
politropica.
Anche
utilizzando aria secca non si è in grado di eliminare totalmente la
presenza di condensa, riscaldare l'aria fino a farle superare i 0 °C
è possibile sottraendo energia dall'ambiente esterno mediante
radiatori di opportune dimensioni e bassa resistenza termica. Nègre
affermò di aver risolto il problema probabilmente mediante un motore
che segue una trasformazione politropica.
