Benzina e gasolio, pur ricoprendo un ruolo fondamentale nel settore dell’autotrazione, non sono più così soli. Ora c’è molto altro. Facciamo il punto della situazione.
 

L’avvento delle alimentazioni alternative è frutto dell’incessante evoluzione verso una trazione sempre più green, ovvero più rispettosa dell’ambiente, ed economicamente alla portata dell’automobilista. Insieme alle auto ibride, quindi, in questi anni abbiamo assistito al diffondersi delle alimentazioni a gas. Ma quali sono i gas più diffusi?
 

Due grandi protagonisti

Ci sono alcune sigle che ormai sono entrate nel lessico comune. Si tratta di acronimi che servono a identificare alcuni dei sistemi di alimentazione a gas più noti e più diffusi: l’LPG (Liquefied Petroleum Gas, il Gas di Petrolio Liquefatto) e il CNG (Compressed Natural Gas, ossia Gas Naturale Compresso). Con questi due gas copriamo pressoché tutti i tipi di alimentazioni alternative bi-fuel benzina e gasolio, tralasciando combustibili come etanolo, metanolo, e simili.
 

LPG, Liquefied Petroleum Gas

Il Gas di Petrolio Liquefatto (da noi conosciuto anche come GPL) è un gas che si ottiene come combinazione del propano e del butano e il suo stoccaggio nei serbatoi viene effettuato, in genere, a pressioni comprese tra i 2 bar e gli 8 bar, in corrispondenza della temperatura ambiente.

Il GPL è un’alternativa molto interessante ed è utilizzato ampiamente non solo in Italia, ma anche in tutta Europa. Tra i suoi vantaggi va citata la ridotta emissione di anidride carbonica (CO₂), con percentuali che sono anche del 15% più basse di un equivalente motore alimentato a benzina.
Questo gas ha sempre rappresentato una valida alternativa per il settore dell’autotrazione, grazie alla possibilità di poterne disporre in forma liquida.

In corrispondenza della temperatura ambiente, infatti, sottoponendo il gas a pressioni modeste (vedi sopra), si ottiene il passaggio dallo stato gassoso a quello liquido. Un vantaggio enorme rispetto ad altri combustibili come idrogeno e metano che, invece, richiedono temperature molto basse. Tutto questo per dire che il GPL può essere usato in forma liquida, aspetto strategico per la trazione automobilistica.
Pur non vantando la resistenza alla detonazione del metano, il GPL può raggiungere tranquillamente un valore per il numero di ottano pari a 105.
 

Il CNG, Compressed Natural Gas

Il CNG è praticamente metano e il suo vantaggio in termini di emissioni di CO₂ è elevatissimo.
Il gas naturale è una miscela, ovviamente gassosa, composta da idrocarburi (con prevalenza di metano con formula chimica CH₄), ma non solo. In quantità minore possiamo trovare anche etano, propano ed altri idrocarburi. In percentuale ancora più bassa, possiamo trovare anche l’azoto e l’anidride carbonica.

Ripetendo il discorso fatto per il GPL, possiamo dire che la riduzione di anidride carbonica, sempre rispetto a un motore a benzina equivalente, può raggiungere anche il 25%.
Bisogna dire anche che il metano possiede un’elevata propensione a mescolarsi con l’aria, aspetto di importanza fondamentale per ottenere un’elevata efficienza del processo di combustione, grazie ovviamente alla perfetta distribuzione della miscela all’interno della camera.

A ciò, si aggiunga la buona resistenza alla detonazione che, con un gas tipicamente da autotrazione, si concretizza con un numero di ottano anche pari a 120. Questo fatto consente agli ingegneri di realizzare motori con elevato rapporto geometrico di compressione.
Il vero problema del gas naturale è lo stivaggio, che sicuramente non è dei più agevoli, visto che deve essere compresso fino a circa 200 bar per poterne ridurre la volumetria.
 

Non è oro tutto quello che luccica

I gas di cui abbiamo parlato hanno tutta una serie di vantaggi di cui è impossibile non accorgersi.
A partire da un interessante costo alla pompa, che ne ha fatto dei protagonisti in questi ultimi anni.

Un discorso tecnico completo, però, dovrebbe prendere in considerazione tutti gli aspetti della questione, per mettere in luce anche alcuni aspetti critici.
Il primo che prendiamo in considerazione è il loro contenuto energetico che, se confrontato con un gasolio medio, mette in luce una certa debolezza. Se infatti un gasolio vanta valori nell’intorno dei 35 MJ/l, il migliore dei gas, in termini energetici, è il GPL, che però si muove nell’intorno dei 25 MJ/l. Se però consideriamo il CNG, scopriamo anche un valore prossimo ai 10 MJ/l, quindi ancora più basso.

Tutto questo si traduce in un concetto generale abbastanza semplice, secondo il quale, per poter ottenere la stessa quantità di energia del gasolio, dobbiamo bruciare una quantità superiore di gas. Certo, il discorso così fatto è un po’ sommario, ma dovrebbe far capire questo aspetto del problema.
Un’altra questione che merita attenzione è la maggiore complessità costruttiva dei veicoli alimentati a gas.
 

Il problema dei parcheggi

Un tempo, quando si parlava di auto alimentate a gas, lo spauracchio era rappresentato dalla sosta in locali chiusi come i parcheggi dei supermercati, i garage sotterranei e i box privati.
Senza ricostruire ora l’intera evoluzione della tecnologia degli impianti a gas, e della conseguente normativa, vale la pena ricordare, unico tra tutti, il decreto del 22 novembre 2002 secondo cui anche i veicoli alimentati a GPL, e conformi al Regolamento ECE/ONU 67/01, possono essere parcheggiati fino al primo piano interrato dei parcheggi, anche se questi comunicano con altri piani interrati.

Per verificare se il un veicolo sia dotato di un impianto a GPL conforme alla normativa di cui sopra, è sufficiente verificare la carta di circolazione, dove troverete l’indicazione “Impianto dotato di sistema di sicurezza ECE/ONU 67/01”.
In ogni caso, l’argomento è completamente trattato sulla Gazzetta Ufficiale n° 283 del 3 dicembre 2002. Tutti gli impianti installati dopo l’1 gennaio 2001 dovrebbero essere conformi a tale regolamento.
Tecnicamente parlando, la maggior leggerezza del metano garantisce una più facile dispersione del gas, cosa che non avviene invece per il GPL, il quale, a causa del suo maggior peso, tende più facilmente ad accumularsi.
 

Ultime note tecniche sul metano

Il metano merita qualche ulteriore precisazione. Questo gas, a parte le difficoltà di cui abbiamo parlato poco sopra, si presta perfettamente per l’alimentazione di un motore a combustione interna.
La sua disponibilità in natura è elevata, mentre le emissioni prodotte con l’uso di metano sono sensibilmente più basse, pressoché sotto tutti i punti di vista: ossidi di azoto, idrocarburi incombusti e polveri sottili. Il gas naturale praticamente non produce il classico smog fotochimico, a causa della quasi totale assenza di idrocarburi e neanche i composti aromatici (non essendo essi presenti nel gas stesso). Tra l’altro, aspetto tecnico estremamente interessante, è esente, in qualità di combustibile, di perdite per evaporazione.
La sua leggerezza lo rende sicuro, mentre la sua temperatura di autoaccensione è pari a 540 °C, circa il doppio di quella della benzina e del gasolio.
 

Come funziona un moderno impianto a gas

Tutti gli impianti a gas moderni si basano sulla filosofia dell’iniezione sequenziale-fasata.
In pratica, la centralina dell’impianto a gas viene montata a valle di quella originale del motore a benzina, dalla quale però riceve tutti i segnali necessari per eseguire l’iniezione di gas, inibendo allo stesso tempo l’attività degli iniettori a benzina.
In altre parole, la centralina del sistema di alimentazione a gas non fa altro che ingannare la centralina originale facendogli credere che certe operazioni siano effettivamente avvenute.
L’aspetto interessante del sistema sequenziale-fasato risiede nella possibilità di lasciare invariate tutte le altre funzioni della centralina originale, evitando quindi di alterare tutta la logica di funzionamento e di conseguenza tutta la diagnosi di bordo prevista dal costruttore.
Il funzionamento degli iniettori a benzina, tanto per citare un esempio, viene simulato tramite un circuito ausiliario, in modo tale che la centralina non si accorga di nulla e possa continuare ad attuare tutte le strategie di arricchimento, di cut-off e così via.
 

Quali auto possono montare gli impianti a GPL

Oggi giorno, i costruttori che offrono vetture a doppia alimentazione, o bi-fuel, sono moltissimi. Anzi. Fatta eccezione per alcuni marchi premium dediti alla costruzioni di super sportive o di auto di lusso, quasi tutte la case hanno a listino un modello a doppia alimentazione.

In generale, il montaggio di un impianto a gas può essere previsto in fabbrica o dopo che la vettura sia uscita dalla linea di assemblaggio. Sicuramente il motore deve essere realizzato con componenti capaci di tollerare le condizioni chimiche e fisiche indotte dal funzionamento a gas, che pur essendo molto simili a quelle del motore a benzina, si distinguono per un peggiore effetto lubrificante del gas.
Questa maggiore secchezza del gas è fonte di una più intensa usura dei componenti, in particolare nella parte alta del motore (distribuzione). Questo è il motivo per cui i motori destinati a essere impiegati con alimentazione a gas presentano alcuni componenti realizzati con materiali più resistenti all’usura.
Il caso estremo, invece, è quello delle auto equipaggiate con motori che progettati e costruiti per funzionare solo a gas. In questo caso, tra le loro caratteristiche hanno valvole e relative sedi pensate appositamente per resistere alla maggiore usura.

Aggiungiamo a ciò un ultimo fatto molto interessante di cui abbiamo già dato cenno: un motore costruito per funzionare solo con metano può essere realizzato con un rapporto geometrico di compressione più elevato, tutto ciò grazie alla maggiore resistenza alla detonazione di cui abbiamo già detto a inizio articolo. Questo significa migliorare il rendimento termodinamico del ciclo motore.

Urea, un diesel a doppia alimentazione?

Vale la pena chiarire una possibile confusione che si è generata in questi ultimi tempi.
L’urea non è un combustibile che trasforma un motore diesel in un propulsore a doppia alimentazione, ma semplicemente un composto utilizzato dai sistemi di post-trattamento dei gas di scarico per limitare le emissioni di ossidi di azoto. L’urea, infatti, è parte integrante del sistema di riduzione selettiva catalitica (nota anche come SCR, Selective Catalyst Reduction), il cui principio si basa sull’aggiunta di urea, per l’appunto, ai gas in uscita dal motore.
L’urea è un fluido che agisce da agente riducente, assorbendo l’ossigeno e limitando quindi la formazione degli NO_x. Con l’ausilio dell’urea, i moderni motori diesel, a prezzo di una complicazione enorme, riescono a emettere allo scarico acqua e azoto in luogo dei più pericolosi ossidi di azoto.
Detto questo, il motore diesel rimane comunque un motore a singola alimentazione e, nel caso sia dotato di sistema SCR allo scarico, sulla vettura sarà previsto un apposito serbatoio per l’urea e di conseguenza un’apposita presa di carica per il rifornimento. Quest’ultima è posizionata, solitamente, dietro il medesimo sportello che viene utilizzato per accedere al bocchettone di rifornimento del gasolio.