L’Unione Europea propone una joint-venture fra un pool d’aziende europee (scuole-aziende tutor) per costruire una navetta bus ecologico multiuso (trasporto atleti e/o

giornalisti, ecc.), in un’area dove, oltre l’economia, bisogna far risorgere la pace. Il bus sarà poi utilizzato

per le Olimpiadi Invernali Torino 2006. La joint-venture è prevista tra aziende di una regione industrializzata, come il Piemonte, incaricate della progettazione e

dell’organizzazione della produzione, ed enti e aziende di un’area europea, che cerca di rinascere, come

Sarajevo in Bosnia (dove si sono svolte le olimpiadi invernali del 1984), incaricati di realizzare, sul loro

territorio, lo stabilimento industriale destinato a produrre il bus. L’U.E. offre 30 milioni di euro per lo studio di fattibilità della navetta, dello stabilimento,

dell’organizzazione aziendale e della preparazione delle maestranze.

In collaborazione con

  oving

   oung 

urin    ydrogen 

lympic   afe

   

Sei scuole della provincia di Torino : L’ITI “ E. Majorana di Grugliasco, L’ITI “Pininfarina di Moncalieri, ITC “R. Luxemburg” di Torino, Il Liceo” Martinetti “Di Caluso (To), L’IPSIA “ Olivetti di Ivrea(To), L’I.S.I “ Faccio di Castellamonte (To) hanno elaborato un progetto di Integrazione scuola/ lavoro che li vedrà impegnati fino alla fine dell’a.s 2005 nella realizzazione virtuale di un pulmino alimentato ad idrogeno.

Patrocinano il Progetto:

Miur (Direzione Regionale del Piemonte) - Unione Industriale di Torino- Provincia di Torino- Comune di Torino- Camera di Commercio di Torino -Fondazione Banca S. Paolo-IMI

Aziende tutor.

Si sono rese disponibili come tutor le seguenti aziende:

Industrie Pininfarina SpAI.DE.A. Institute SpACarrozzeria Bertone SpAISVOR-FIAT – CRVegaProgetti srl

Nucleo Global Design

IVECO SpaCENTRO RICERCHE FIAT Enti bosniaci

Le sei scuole saranno collegate in rete attraverso un portale WEB che sarà ( realizzato dagli allievi dell’ITI E. Majorana) mezzo su cui transiteranno

tutte le informazioni di promozione, comunicazioni tra scuole ed allievi , informazioni tecniche del

progetto.

Le sedi in Italia del Centro Ricerche Fiat a vantaggio deiClienti e della struttura economica del paese

Nel periodo estivo dal 30 agosto al 17 settembre, abbiamo svolto lo stage presso la sede del CEA

(centro elettronica autoveicolo).

Presso il C.R.F. abbiamo preso in considerazione degli studi gia’ fatti in precedenza dagli ingegneri sulla Seicento H2 Fuel Cell.L'idrogeno entrerà inevitabilmente in lizza come

combustibile alternativo agli idrocarburi.

Il suo utilizzo non produce emissioni nocive.

Richiede nuove tecnologie ed enormi investimenti per la produzione, stoccaggio, distribuzione ed

utilizzo.

Il suo impiego in autotrazione è estremamente critico, sia su veicoli con motori termici specifici,

sia su veicoli con propulsori a Fuel Cell.

La soluzione dei problemi tecnici ed economici richiederà 15-20 anni per arrivare all’eventuale

produzione di massa dei veicoli ad Idrogeno

Barriere tecniche alla diffusione delle Fuel Cell su veicolo

Indisponibilità delle infrastrutture per la generazione e la distribuzione dell’idrogeno in quantità significative

Indisponibilità di sistemi di stoccaggio dell'idrogeno a bordo veicolo per garantire autonomie comparabili ai veicoli convenzionali.

Arretratezza della tecnologia per Fuel Processor (da metanolo e da Bz) imbarcabili:- eliminazione del CO (<50 ppm)- gestione dei transitori (controllabilità del complesso processo di reforming nei tempi richiesti dalla dinamica del veicolo: 0 a piena potenza in 1s)- emissioni durante la fase di avvio a freddo

Gestione dell’acqua-protezioni, funzionalità e tempi di start-up (in particolare a bassa temperatura)-bilanciamento consumi di acqua tra lo stack e il fuel processor

Vita (avvelenamento dei catalizzatori da CO, S ed idrocarburi)

Peso

Volume

Costi (oggi >3000 $/kW: obiettivo 75 $/kW per il sistema di propulsione completo di reformer)

Schema a Blocchi del Propulsore Fuel Cell

STOCCAGGIOCOMBUSTIBILE

ORGANI AUSILIARI SISTEMA DI GENERAZIONE

IDROGENOH2

e- e-

H+

ARIA(O2)

ACQUA(H2O)

BATTERIEMOTORE

ELETTRICOINVERTER

STACK

Cat

aliz

z.

Cat

aliz

z.

Mem

bra

na

Una PEM Fuel Cell

(Proton Exchange Membrane - membrana a scambio protonico)

50 kW FUEL CELL SYSTEM

HUMIDIFICATION SYSTEM

Tank To Wheel: 0 g/km C02 but Technology is still under development and High Cost

H2 STORAGE TANK

Fuel Cell System proiezione prezzo (year 2010) per la produzione di massa: 35 $/kW (DOE 2002)Prezzo attuale:3000-5000 $/kWAspettativa di vita: 5000 hrsVita presente: 200-600 hrs (in real operating conditions)

Paragone di energia sviluppata:• Gasolio:9 kWh/l• H2 compresso @ 350 bar:1 kWh/l

UMIDIFICAZIONE

STACK

POMPA DI RAFFREDAMENTO

FUEL CELL SYSTEM Potenza: 50 kWel

Pressione di lavoro: up to 0.3 bar Temperatura di lavoro: 60-70°C

La sua efficienza è circa doppia di quella di un motore a Benzina

The fuel cell system

L’unità di potenza installata a bordo veicolo è chiamata stack ed ècostituita da un numero variabile di celle collegate in serie elettricamediante dei piatti bipolari: la tensione fornita dalle singole celle

viene sommata, mentre la stessa quantità di corrente fluisceattraverso tutte le celle.

Il veicolo a fuel cell

Grazie alla sua efficienza, prossima al 50% in un ampio range di potenze di uscita, la fuel cell è ungeneratore ad alte prestazioni da accoppiare ad un motore elettrico per costituire un sistema di propulsionedi veicoli terrestri.Il veicolo a fuel cell è quindi un veicolo elettrico in quanto la potenza meccanica della driveline è fornita daun motore elettrico. Rispetto al veicolo con accumulatori l’autonomia è legata, come nel caso del motore acombustione interna, al quantitativo di combustibile immagazzinato e quindi all’efficienza di conversione.Rispetto alle applicazioni per uso stazionario, i parametri densità di potenza (kW/l) e potenza specifica(kW/kg) del fuel cell system giocano un ruolo fondamentale, il primo per non sacrificare l’abitabilità delveicolo, il secondo perché un aumento della massa andrebbe ad inficiare le prestazioni ed incrementerebbeil consumo di combustibile.

Le configurazioni principali si differenziano in base allaarchitettura del sistema di generazione:

VEICOLOFUEL CELL

DIRETTASolo FC

IBRIDAFuel Cell - Batterie

Generatori inserie

Generatori inparallelo

APU - rangeextender

Load follower

Motore elettrico

DC/DCconverter

Ausiliariveicolo

Fuel Cell

F.C. aux

Elettronica

interfacciaTrasmissione

Energia chimica Energia elettrica Energia meccanica

Configurazione veicolo fuel cell diretto

Configurazione veicolo fuel cell ibrido

Generatoreausiliario

Motore elettrico

DC/DCconverter

Ausiliariveicolo

Fuel Cell

F.C. aux

Elettronica

interfacciaTrasmissione

Energia fornita dal FCS

Energia fornita dal generatore ausiliario

Energia recuperata con f renatura rigenerativa

Come punto di partenza abbiamo deciso di utilizzare dei dati gia’ usati da altre

compagnie, che si avvicinavano alle nostre richieste.

Dopo ricerche abbiamo deciso di utilizzare come nostro modello un IVECO DAILY

MINIBUS by ORLANDI.

Profilo laterale del Daily

Lunghezza da 5.900 a 7.000Larghezza 2,00 mAltezza da 2,70 a 3,00 mCapacità di trasporto 28-41 posti seduti

13-19 posti seduti

15-19 posti seduti

Motore anteriore longitudinaleDisponibileAutobus Guida destra/guida sinistraAutotelaio guida destra/guida sinistra

Daily Minibus by Orlandi:

CARATTERISTICHE TECNICHE

MINIBUSTouring by ORLANDI

Motori IVECO 8140.43 So

IVECO 8140.43 CNGIVECO 8140.43 S

Potenza Diesel 125-146 cv

GNC 106 cv 146 cv

Cambio ZF S6 300

Carrozzeria 1 porta

P=[0.5*Da*Cx*A*(V^3)]+[(m*g*f)]*V velocita 0 5 10 15 20 25 300 759.6172 1539.813 2361.164 3244.25 4209.649 5277.938

35 40 45 50 55 60 65m 5 tonnellate 6469.696 7805.501 9305.932 10991.57 12882.98 15000.75 17365.47Cx 0.44 70 75 80 85 90A 4.75 mq 19997.69 22918.02 26147.01 29705.26 33613.33f 11.1 Kg/tonr 303.5 mmDa 1.225 Kg/mcg 9.81 m/(s*s)

I valori trovati sono stati calcolati ipotizzando che il mezzo si trovi con una pendenza pari a zero.Velocita' min 0, velocita max 90 km/h.Potenza espressa in Watt.

grafico potenza piano

05000

10000150002000025000300003500040000

0 20 40 60 80 100

Km/h

Wat

t

P=[0.5*Da*Cx*A*(V^3)]+[(m*g*f*cosalfa)+(m*g*senalfa)]*V alfa=arctg(i/100)

arctg(i/100) 1.504228

0 5 10 15 20 i/100= 150 67982.08 135984.73 204028.54 272134.1

25 30 35 40 45 cosalfa 0.066519340321.94 408612.7 477026.9 545585.17 614308.1 senalfa 0.997785

Questi calcoli sono stati effettuati ipotizzando di avere il nostro mezzo in una condizione stradale di pendenza pari al 15%.I valori trovato sono la potenza necessaria per poter portare il mezzo ad una velocita da un min di 0 km/h ad un max pari 45 Km/h.I valori sono espressi in Watt.Le velocita' sono espresse in Km/h.

grafico potenza pendenza

0100200300400500600700

0 10 20 30 40 50

Km/h

Wat

t

P=[0.5*Da*Cx*A*(V^3)]+[(m*g*f*cosalfa)+(m*g*senalfa)]*V alfa=arctg(i/100)

arctg(i/100) 0.039979

0 5 10 15 20 i/100= 4 0.040 3638.422 8236.9368 14755.64 24154.62

25 30 35 40 45 cosalfa 0.99920137393.983 55433.81 79234.201 109755.25 147957 senalfa 0.039968

Questi calcoli sono stati effettuati ipotizzando di avere il nostro mezzo in una condizione stradale di pendenza pari al 4%,poiche' nell'autostrada Torino-Bardonecchia la pendenza riscontrabile e' di circa 4%.I valori trovato sono la potenza necessaria per poter portare il mezzo ad una velocita da un min di 0 km/h ad un max pari 45 Km/h.I valori sono espressi in Watt.Le velocita' sono espresse in Km/h.

P=[0.5*Da*Cx*A*(V^3)]+[(m*g*f*cosalfa)+(m*g*senalfa)]*V alfa=arctg(i/100)

arctg(i/100) 0.099669

0 5 10 15 20 i/100= 10 0.10 7534.555 15089.689 22685.978 30344

25 30 35 40 45 cosalfa 0.99503738084.339 45927.57 53894.263 62005.006 70280.37 senalfa 0.099504

Questi calcoli sono stati effettuati ipotizzando di avere il nostro mezzo in una condizione stradale di pendenza pari al 10%.I valori trovato sono la potenza necessaria per poter portare il mezzo ad una velocita da un min di 0 km/h ad un max pari 45 Km/h.I valori sono espressi in Watt.Le velocita' sono espresse in Km/h.

Cme 143,37 NmC1 61 NmC2 35 Nm

Pme 45602 WP1 89960 WP2 106000 W

wme3300 346 rad/s 260wme4800 500 rad/s 240wme5900 600 rad/s 228wme7000 733 rad/s 187

wme3300 346 rad/swme7000 733 rad/swme10000 1047 rad/s

0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200

coppia continuativa 1 coppia continuativa coppia intermittente

POTENZA continuativa

0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800 1000 1200

P2(90km/h) 43 KW=>P3P2(max) 106 KWP4(batt) 63 KW P2(max)-P3=106 - 43

Densita' di potenza batteria al piombo0.2 KW/Kg315 Kg

...1bat t= 15Kg = 12Vnbatt = 21 = 252V

Batterie al piombo da 60Ah – 26AhModello Ermetica piombo 12V65Ah – 12V26Ah

Cod.204054 Sigla AP12V65AH

Dimensione batterie: Altezza 175mm Larghezza 350 mm

Profondita’ 166mmNbatterie=21

 Potenza Fuel Cell (solo Fcs)

Potenza massima motore elettrico(P2)*1,1=120 KWI=300A (da datasheet)

Ncelle=120/183,5*1000=6541stack=130 celle 5 stack

 Potenza Fuel Cell (IBRIDO)

Potenza massima motore elettrico(P2)*1,1=47.3 KWI=250A (da datasheet)

Ncelle=47.3/183,5*1000=2901stack=130 celle 3 stack

 Dimensioni stack: Altezza 250mm

Larghezza 320 mm Profondita’ 600mm

Motore a magneti permanenti: MPM 50 a 300V dc Diametro 311mm

Profondita’ 201mm

 Inverter-Controller del motore a magneti permanenti:

Altezza 119mm Larghezza 380 mm

Profondita’ 365 mm

Dimensioni bombole: 50 litri: altezza 1250 mm diametro 230 mm

100 litri: altezza 1050 mm diametro 349 mm

150 litri: altezza 1250 mm diametro 392 mm

OGGETTO / CONFIGURAZIONE

Da veicolo H2

IBRIDO Fcs

DA SOMMARE IN Kg IN Kg

Stack 68 172

batterie 60Ah 315 (21 batterie) /

batterie 26Ah 240 (21 batterie) /

motore + inverter 40 + 16 = 56 40 + 16 = 56

bombole da 50 litri (42*6)+30 = 282 (42*6)+30 = 282

bombole da 100 litri (67*3)+30 = 231 (67*3)+30 = 231

bombole da 150 litri (84*2)+30 = 198 (84*2)+30 = 198

OGGETTO PESO (IN Kg)

DA SOTTRARRE  

motore (a secco) 240

cambio 50

serbatoio (a pieno) 102

serbatoio (a secco) 20

frizione 5

  TOT: 397

PESI TOTALI POSTI DA ELIMINARE

Ibrido con batterie da 60 Ah (tecnologie avanzate)

667 Kg 4

Ibrido con batterie da 26 Ah (tecnologie avanzate)

562 Kg 2

Fuel cell system (tecnologie avanzate) 456 Kg 1

Ibrido con batterie da 60 Ah (tecnologie attuali)

693.7 Kg 5

Ibrido con batterie da 26 Ah (tecnologie attuali)

588.6 Kg 3

Fuel cell system (tecnologie attuali) 524 Kg 2

Dimensioni “Pacchi” Componenti Caso con 21 batterie da 65Ah (sotto il pianale alzato di 200mm):

- larghezza 1050mm- lunghezza 1162mm- altezza 175mm

Caso con 21 batterie da 26Ah (sotto il pianale alzato di 150mm):- larghezza 1155mm- lunghezza 525mm- altezza 124,5mm

5 Stack (sotto il pianale al fondo del veicolo):- larghezza 1600mm- lunghezza 600mm- altezza 300mm

2 Bombole consigliate da 150 litri da installare sul tetto del veicolo:- larghezza 1250mm- lunghezza 800mm- altezza 400mm

5 Stack

Bombole H2 da 150 litri

21 Batterie da 26Ah

Motore elettrico

Arrivati al termine dello stage ci possiamo ritenere molto soddisfatti del lavoro svolto.

I giorni passati all’interno del CRF sono serviti per apprendere nozioni tali da poter dimensionare tutti i

componenti richiesti dal progetto iniziale.

Siamo molto soddisfatti dell’operato visto il clima vissuto e anche grazie alla ottima preparazione del

nostro tutor e dei suoi colleghi.

Concludiamo ringraziando chi ha permesso questa collaborazione.

Cordi’ Paolo e Missimi Daniele