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Impianti di alimentazione a metano per automobili

In Motori
8 feb, 2014

I veicoli alimentati a metano presentano diversi vantaggi in termini di ridotti consumi di carburante, di salvaguardia dell’ambiente e di risparmio economico. Leggi la guida per conoscerne caratteristiche, tipologie, e come scegliere il modello di impianto di alimentazione a metano per automobili in base a criteri di qualità, prezzo e corretta informazione per il consumatore.

Il metano, un combustibile naturale

Definiamo il metano un alcano derivato dalla decomposizione di sostanza organica. La sua formula chimica è CH4, quindi si tratta di un elemento formato da una un atomo di carbonio legato all’idrogeno, che si presenta come un gas non tossico, inodore ed incolore. Il metano viene oggi largamente utilizzato come combustibile. Il gas metano può essere ricavato in due modi: mediante estrazione o produzione. Giacimenti di metano, venutisi a formare nel corso dei secoli a grazie alla decomposizione di sostanze organiche in assenza di ossigeno, sono molto diffusi in varie parti del mondo e sono spesso indice della presenza di giacimenti di petrolio.

Uno dei luoghi più comuni in vengono a formarsi giacimenti di metano è sul fondo dei mari, ricchi di elementi organici quali alghe o residui di esseri marini: per quanto sopra detto, questi ambienti forniscono le condizioni ideali per la formazione del metano, che però è molto lenta. L’altro metodo per ottenere il metano è produrlo con particolari reazioni biochimiche: questo procedimento è molto semplice e non necessita di impianti dai costi improponibili.

Il metano è infatti un prodotto della decomposizione di sostanza organica quale quella che giunge agli impianti di trattamento sanitario-ambientali; una volta separati i rifiuti organici da quelli inorganici, i primi vengono posti in appositi silos in cui vengono innescate delle reazioni biologiche da parte di batteri anaerobi (che vivono in assenza di aria), i quali “digeriscono” la sostanza organica e la trasformano in biogas, che può dunque essere ivi recuperato e rivenduto. Questo processo può anche verificarsi naturalmente nelle reazioni biologiche che avvengono negli intestini animali, e nelle zone stagnanti o paludose come ad esempio le risaie. E’ importante notare che il metano può essere utilizzato così come viene prodotto, senza alcuna aggiunta di additivi o processi di raffinazione, da cui la sua convenienza in termini economici rispetto agli altri idrocarburi utilizzati nel campo dei combustibili.

E’ inoltre in grado di sprigionare un’elevata quantità di energia rispetto agli altri combustibili: se una molecola di metano, reagendo, produce 891 kJ di energia, un metro cubo dello stesso combustibile arriva a produrne 36MJoule, ottenendo come residuo della produzione anidride carbonica ed acqua. Il metano è uno dei carburanti più ecologici esistenti al mondo. Infatti, vista la sua semplice struttura molecolare, quando reagisce per rilasciare energia non produce alcun residuo inquinante, fatta eccezione per l’anidride carbonica (CO2). C’è però da dire che anche altri combustibili generano questo gas inquinante, ma a parità di quantità utilizzate, il metano ne produce in misura minore.

Utilizzando il metano, si possono dimenticare emissioni di sostanze come zolfo, benzene, polimeri aromatici, particolato, ozono troposferico o fumi tossici. Inoltre, le reazioni di combustione del metano non solo sono inodori, ma non ad elevato rendimento. Per quanto riguarda il trasporto, il metano viene fatto viaggiare attraverso appositi condotti (metanodotti) interrati, risparmiando sul costo di trasporto via terra che è invece indispensabile per gli altri combustibili liquidi.

L’impianto a metano

A differenza delle auto elettriche, le auto a metano possono nascere come normali autovetture a benzina e successivamente passare al metano, attraverso l’installazione di un impianto di alimentazione specifico. La procedura è possibile per tutti i modelli e tipi di motore a benzina, fatta esclusione per quelli ad iniezione diretta; il suo costo può variare da un minimo di 1000 euro fino a, per i modelli più avanzati, 2400 euro. La procedura necessita solo di pochi giorni, ma ha alcuni lati negativi. Innanzitutto, il metano deve essere custodito in apposite bombole che quindi vanno ad occupare spazio utile all’interno del bagagliaio della macchina: si parla di un ingombro importante, in genere valutabile fra il 30-50% dello spazio disponibile.

E’ però vero che nelle automobili più grandi le bombole non solo possono avere altre collocazioni (sottococca o parte inferiore del pianale ad esempio), ma lo spazio occupato sul totale sarà decisamente minore. Inoltre, un’automobile a benzina su cui è stato installato un impianto a metano vede ridursi le proprie prestazioni, che generalmente diminuiscono di circa il 5 o 10%, in termini di velocità massima raggiungibile. Nelle auto di piccola cilindrata, però, questa differenza di prestazioni è così piccola da essere quasi trascurabile. Una volta installato l’impianto a metano sulla propria autovettura, è possibile scegliere, mediante un apposito tasto facilmente accessibile in fase di guida, quale dei due tipi di alimentazione utilizzare in qualunque momento.

E’ però necessario che all’avvio il veicolo utilizzi il motore tradizionale a combustione di benzina per raggiungere i valori di regime; da quel punto in poi, è possibile passare al metano. Oltre all’installazione successiva, è possibile anche acquistare direttamente un autoveicolo dotato di impianto a metano. E’ possibile, in linea teorica, far passare al metano anche un motore diesel, ma questa operazione, a causa della differenza sostanziale fra motore diesel e motore a benzina, non solo è molto più costosa ma anche decisamente complessa e dunque non conveniente.

Risparmiare soldi sul carburante

La scelta dell’installazione di un impianto a metano sulla propria autovettura è in grado di garantire una lunga serie di vantaggi economici. Innanzitutto, il metano costa meno dei combustibili tradizionalmente utilizzati per le autovetture, ed ha un maggiore rendimento energetico; questa felice combinazione permette di percorrere, a parità di tutti gli altri fattori, lo stesso numero di chilometri che si farebbe con un’auto a benzina ma spendendo meno della metà per l’alimentazione del motore.

Il risparmio della scelta del metano è superiore anche se confrontato con il gasolio e il GPL; la motivazione va da ricercarsi non tanto nel costo in sé del materiale ma dalla riduzione dei costi totali dovuti al trasporto: il metano, infatti, essendo spostato mediante appositi metanodotti, non risente di alcun costo aggiuntivo di noleggio autocisterne o petroliere. Per quanto riguarda la manutenzione, essendo il metano completamente differente dagli altri combustibili liquidi, ha anche una reazione di combustione molto diversa.

La combustione del metano viene infatti detta “pulita”, in quanto non vengono generate sostanze tossiche o inquinanti che potrebbero causare danni all’ambiente esterno, ma anche allo stesso motore. Per questo motivo, a differenza dei motori a combustibili tradizionali, il motore con impianto a metano ha una durata molto più elevata e necessita di minore manutenzione, in quanto raramente soggetto a danni per usura. E’ inoltre da ricordare che, proprio grazie alle qualità del metano come combustibile “pulito”, il suo utilizzo nei motori delle normali autovetture è spesso soggetto a particolari ecoincentivi da parte dello Stato, che tende a promuoverne l’installazione e l’uso; similmente, le tasse di circolazione sono fortemente ridotte o persino estinte se si dichiara di utilizzare un motore a metano.

Il metano è sicuro

Come si è detto, il metano è un gas, la cui energia viene sprigionata mediante combustione. Ciò potrebbe far pensare che si stia parlando di un materiale altamente pericoloso, ma non è così. Il metano è, anzi, un prodotto molto più sicuro rispetto agli altri combustibili sotto molti aspetti, e per questo motivo le limitazioni relative all’accesso in luoghi chiusi (quali ad esempio garage o piani interrati) a cui sono soggette le autovetture a metano sono quasi del tutto inesistenti.

Ma da dove deriva questa maggiore sicurezza del metano? Innanzitutto, esso non è un gas altamente infiammabile. La temperatura necessaria per far avvenire l’autocombustione del metano supera abbondantemente i 500°C, di conseguenza è decisamente improbabile che vi possano essere reazioni di combustione accidentali, anche in caso di rilascio in aria a causa di una fuga di gas. Il metano, tra le altre cose, essendo molto più leggero dell’ossigeno e dell’azoto, quando entra a contatto con l’aria tende velocemente a disperdersi, risalendo verso l’alto.

Ma in ogni caso, a differenza del monossido di carbonio, il metano ha un odore molto forte, che può di conseguenza essere facilmente percepito dal guidatore che viene così messo in allarme da un eventuale pericolo in tempi molto brevi. Per quanto riguarda le problematiche relative al trasporto e al rifornimento, le bombole di metano che costituiscono il serbatoio dell’impianto sono omologate e soggette ad appositi test previsti dalla normativa a riguardo (la ECE/ONU R110) prima di poter essere utilizzate.

Esse vengono sottoposte a collaudo ogni cinque anni dalla GFBM (Gestione Fondo Bombole Gas Naturale): il proprietario dell’impianto deve pagare solo le spese di smontaggio e rimontaggio dell’impianto. Essendo destinate a contenere un materiale potenzialmente pericoloso (si parla pur sempre di un gas combustibile), le bombole vengono collaudate per resistere a pressioni interne molto superiori rispetto a quelle di reale esercizio, e vengono inoltre costruite in acciaio in maniera tale che abbiano un’elevata resistenza agli urti. Il rifornimento, infine, è particolarmente sicuro, in quanto le pistole del distributore automatico che ricarica le bombole sono studiate in modo da ancorarsi in maniera ermetica alla bombola, in modo tale che il gas non possa avere alcun contatto con l’ambiente esterno per tutta la durata dell’operazione.

Quanti km con un pieno?

Il problema del metano è il suo trasporto all’interno del serbatoio della propria vettura. Il metano è un gas non compressibile che non passa mai allo stato liquido; ciò implica che la capienza delle bombole installate sulla vettura, per quanto grandi, non possano mai essere riempite con un elevato quantitativo di gas. Una normale autovettura con impianto a metano, fornita di un serbatoio standard di quattro bombole (all’incirca 20 metri cubi di gas), può percorrere 350 chilometri. In estate, l’autonomia della macchina scende: il metano tende infatti ad espandersi quando eccitato dal calore, occupando ancora più spazio all’interno delle bombole.
E’ anche per questo motivo che in genere si consiglia di avere un doppio impianto metano/benzina: il motore a benzina è infatti una misura non solo cautelativa, ma anche di garanzia di una maggiore autonomia in caso di bisogno.

Stazioni di rifornimento

Per riempire totalmente quattro bombole del serbatoio a metano, in genere, non occorrono più di 5 minuti; dunque l’unico vero problema del rifornimento, qui in Italia, è trovare una stazione di servizio. Bisogna dire che l’Italia, contrariamente a molti possibili pregiudizi, presenta una rete abbastanza estesa di rifornimento per motori a metano. Sulla penisola si contano, infatti, oltre 700 distributori, ma i numeri sono in continuo aumento.

Il problema principale della rete di distribuzione di metano per autovetture in Italia è la loro localizzazione: la maggior parte delle stazioni sono state installate al Nord (soprattutto in Emilia Romagna, Veneto e Lombardia), mentre il contributo fornito dal Sud è scarso o, in regioni come la Sardegna, addirittura nullo. E’ per questo motivo che è nata la tendenza di sviluppare specifiche mappe (cartacee o interattive) che permettono di individuare con facilità la localizzazione dei distributori sparsi sul territorio nazionale.

Ad ogni modo, nel resto dell’Europa le condizioni di rifornimento sono più stabili ed estese. Paesi come la Germania contano quasi 900 distributori, mentre nella sola Svizzera ne sono presenti ben 125; alcuni di essi offrono un servizio completo con l’ausilio di un operatore, ma molti altri sono dei self service, aperti 24 ore su 24. In Italia, questa tendenza non è ancora diffusa: si preferisce essere sempre serviti.

Manutenzione

Nonostante un motore a metano presenti una lunga serie di vantaggi, fra cui anche una maggiore durabilità e resistenza all’usura, per assicurarne un corretto funzionamento è necessario non sottovalutarne la manutenzione. La manutenzione di un motore a metano va fatta almeno una volta all’anno oppure, in alternativa, ogni 20.000 chilometri percorsi. Bisogna comunque tenere conto di quanto scritto a riguardo nel proprio libretto di circolazione.

E’ particolarmente importante verificare lo stato delle candele in quanto, se esse non sono in grado di fornire un’adeguata scintilla, il gas non riesce ad infiammarsi e quindi a raggiungere un rendimento energetico soddisfacente. Quando nell’autovettura è installato un doppio impianto (metano e benzina), ci si deve ricordare di non trascurarne l’utilizzo ed effettuare una manutenzione anche di esso. E’ bene circolare sempre con il motore a benzina non in riserva, misura atta a garantire in ogni momento un’alternativa all’alimentazione a metano, nel caso quest’ultima presentasse problemi.