Confronto sperimentale di diverse miscele di UCOME e gasolio in un motore turbosovralimentato

Abstract

Il settore dei trasporti, che assorbe una quota importante del consumo di combustibili fossili, è in fase di transizione a livello mondiale verso l'integrazione di combustibili alternativi. Tra i biocarburanti, il biodiesel ha ricevuto e continua a ricevere notevole attenzione a causa della diminuzione delle emissioni di anidride carbonica, idrocarburi e particolato. Il biodiesel ricavato da oli alimentari esausti (Used Cooking Oil Methyl Ester-UCOME) è il combustibile alternativo utilizzato nella sperimentazione condotta presso il laboratorio ICE del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica, Gestionale e dei Trasporti (DIME) dell'Università di Genova. UCOME è considerata una materia prima per biocarburanti regolata dalla direttiva UE sulle energie rinnovabili. Lo scopo di questa ricerca è studiare gli effetti di varie miscele diesel commerciali UCOME superiori agli standard attuali (B7-7% biodiesel + 93% diesel di petrolio) su un motore diesel in condizioni di funzionamento del motore a carico parziale con una corretta gestione del ricircolo dei gas di scarico (EGR), della turbina ad ugelli variabili (VNT) e di un sistema di iniezione del carburante. La valutazione delle emissioni di NOX e fuliggine, le prestazioni del motore e il consumo di carburante con B40, B70 e infine B100, limitando le emissioni al di sotto dei limiti attuali utilizzando le variabili di controllo disponibili garantendo prestazioni senza compromessi sono gli obiettivi di questo esperimento. Il risultato della ricerca ha dimostrato che l'attuale standard di biodiesel potrebbe essere aumentato ad almeno il 40% senza penalizzare in modo significativo le emissioni o le prestazioni. Le emissioni di fuliggine sono sempre diminuite a causa del contenuto di ossigeno, mentre il NOX poteva essere controllato con l'aiuto del sistema EGR. È stato anche riscontrato che l'efficienza aumenta, rendendo così le miscele di biodiesel più elevate una soluzione fattibile per la decarbonizzazione del setto

The transport sector, which takes up a major share in fossil fuel consumption is undergoing transition worldwide towards the integration of alternative fuels. Among the biofuels, biodiesel has received and continues to receive considerable attention due to decreased carbon dioxide, hydrocarbon, and particulate matter emissions. Biodiesel made from waste cooking oil (Used Cooking Oil Methyl Ester-UCOME) is the alternative fuel used in the experiment conducted at the ICE laboratory of the Department of Mechanical, Energy, Management and Transport Engineering (DIME), University of Genoa. UCOME is considered a biofuel feedstock that is regulated by the EU renewable energy directive. The aim of this research is to study the effects of various UCOME-commercial diesel blends which are higher than current standards (B7-7% biodiesel + 93% petroleum diesel) on a diesel engine under two-part load engine operating conditions with a proper management of exhaust gas recirculation (EGR), variable nozzle turbine (VNT) and a fuel injection system. Evaluation of NOX and soot emissions, engine performance and fuel consumption with B40, B70 and finally B100, restricting emissions under current limits using the control variables available while ensuring uncompromised performance are the targets of this experiment. The outcome of the research demonstrated that the current standard of biodiesel could be increased to at least 40% without having any significant penalties in emissions or performance. Soot emissions always decreased due to the oxygen content while NOX could be controlled with the help of the EGR system. Efficiency was also found to increase thus making higher biodiesel blends a feasible solution towards decarbonizing the transport sector.