Perché il diesel è ancora importante in un futuro multi-carburante

Per le applicazioni ad alto carico che operano su turni prolungati, la disponibilità di energia e i tempi di rifornimento sono fattori critici.

Ciò sembrerebbe prudente, vista l'attuale imprevedibilità dei prezzi e dell'offerta di carburante, e lo sviluppo di motori in grado di funzionare con carburanti alternativi e a basse emissioni di carbonio sta accelerando.

Gran parte dell'attenzione in materia di ricerca e sviluppo si è spostata verso alternative come l'idrogeno, che può essere prodotto localmente e offre energia a zero emissioni (nel punto di utilizzo).

Grazie a tempi di realizzazione incredibilmente brevi, questi motori a idrogeno sono stati presentati al mercato, ma presentano degli svantaggi: la produzione di idrogeno è limitata, è costosa e, se derivata dal gas naturale, perde le sue credenziali ecologiche.

A complicare ulteriormente la situazione, la prevista carenza di gasolio non si è mai concretizzata del tutto, essendo stata in gran parte colmata dalle forniture di carburante raffinato provenienti da Medio Oriente, India e Turchia.

Conformità alla legislazione

Leen Stolk, responsabile dell'ingegneria clienti per l'Europa e il Regno Unito presso Cummins

Visto che il mercato del gasolio ha dimostrato di essere resiliente, i produttori di motori si sono ritrovati con soluzioni di alimentazione a idrogeno completamente nuove che, pur essendo tecnicamente impressionanti, risultano più costose da acquistare, assemblare e gestire rispetto alle loro controparti diesel.

Ma ci sono altri fattori in gioco. In risposta ai livelli di inquinamento locali e alle più ampie preoccupazioni relative ai cambiamenti climatici, sia i governi regionali che quelli locali hanno elaborato leggi che impongono l'utilizzo di soluzioni energetiche a basse o zero emissioni in una vasta gamma di applicazioni e contesti.

È proprio questo, afferma Leen Stolk, responsabile dell'ingegneria clienti per l'Europa e il Regno Unito presso Cummins, che ha motivato il continuo sviluppo di nuove soluzioni in grado di utilizzare altri combustibili alternativi.

"Viviamo in un'epoca molto interessante", afferma Stolk. "Per molti decenni, il diesel è stato il carburante preferito per le macchine movimento terra e i camion. Ma siamo entrati in un periodo di transizione in molti settori, e questo ha stimolato lo sviluppo di soluzioni che utilizzano carburanti alternativi."

"Disponiamo di motori a combustione interna a idrogeno, ma i nostri motori diesel sono omologati per l'utilizzo con HVO [olio vegetale idrotrattato], il che significa che i clienti hanno la possibilità di utilizzare un'alternativa a basse emissioni rispetto al diesel."

Stolk sottolinea che il lavoro per migliorare le prestazioni dei motori diesel prosegue a ritmo sostenuto con l'obiettivo di migliorare ulteriormente l'efficienza del carburante e ridurre le emissioni dei motori.

Lo sviluppo dei motori si concentra sulla combinazione di affidabilità e prestazioni con una maggiore efficienza e un costo totale di proprietà inferiore.

"Uno dei motivi principali per cui lo sviluppo tecnologico continua è la legislazione, i cambiamenti richiesti dai governi", afferma.

"Ma anche i produttori di macchinari stanno modificando i loro requisiti, con l'obiettivo di migliorare il costo totale di proprietà (TCO) per il cliente."

"Quanto più efficiente è il funzionamento di una macchina, tanto minori saranno i costi di esercizio, il che contribuisce ad ammortizzare l'investimento iniziale effettuato per l'acquisto del prodotto."

Idee sbagliate sul diesel

In realtà, Stolk ritiene che il diesel abbia ancora molto da offrire.

"Non abbiamo ancora raggiunto la fine della tecnologia di combustione", afferma. "C'è ancora molto da sviluppare, soprattutto nei casi in cui i costruttori di macchine desiderano motori ad alta efficienza con un ingombro ridotto, senza però compromettere la potenza erogata. In sostanza, stiamo ottenendo una maggiore densità di potenza."

"Forse i motori a combustione interna potrebbero essere gradualmente eliminati in Europa e Nord America, ma dobbiamo considerare i paesi dell'Asia e dell'Africa che dipendono dall'energia diesel per costruire le loro infrastrutture e le loro economie."

"Semplicemente non dispongono di carburanti alternativi sufficienti a supportare il passaggio a tali combustibili."

Non è che queste regioni non passeranno mai ai carburanti alternativi, afferma Stolk, ma prima che ciò accada, rendere i motori a combustione interna "pronti per il futuro" contribuirà a migliorare il costo totale di proprietà (TCO) e a ridurre l'impatto ambientale.

"A mio avviso, un motore pronto per il futuro è produttivo, ma deve anche garantire un basso costo totale di proprietà", afferma. "Inoltre, deve coniugare affidabilità e prestazioni, come si aspettano gli utenti."

"Molto dipende dal processo di ottimizzazione che adottiamo quando collaboriamo con un produttore OEM nella realizzazione di una nuova macchina."

Le decisioni relative al gruppo propulsore devono rispecchiare l'applicazione e il ciclo di lavoro della macchina, anziché seguire un unico approccio valido per tutto il settore.

Diesel contro HVO

L'elettrificazione sta sicuramente prendendo piede nel mercato delle costruzioni. Tuttavia, la maggior parte delle macchine che utilizzano pacchi batteria oggi sono di piccole dimensioni e adatte a lavori in cui il fabbisogno energetico non è troppo elevato.

Stolk afferma che la scelta della potenza corretta è fondamentale per il successo di una nuova macchina e, di conseguenza, per il successo del cliente che la utilizza.

"Credo si tratti di discutere i vantaggi di ciascun tipo di alimentazione e di individuare la soluzione più adatta all'applicazione e al suo ciclo di lavoro."

“Se il progetto ha dei limiti di tempo, non ci si può permettere interruzioni per ricaricare i pacchi batteria, quindi il diesel, l'HVO o eventualmente l'idrogeno – se è disponibile lo stoccaggio – sono le uniche opzioni.”

L'HVO è un combustibile sostitutivo diretto del gasolio, già certificato da Cummins per l'utilizzo nei motori diesel dell'azienda.

Offre inoltre il vantaggio di essere a impatto zero in termini di emissioni di CO2 al momento dell'utilizzo, poiché la biomassa impiegata per produrre il carburante avrà rimosso dall'atmosfera una quantità equivalente di CO2. Tuttavia, l'HVO non elimina le emissioni del motore e Stolk afferma che ci sono altri fattori da tenere in considerazione.

"Grazie alla certificazione dell'HVO, i clienti possono scegliere quale carburante utilizzare. Tuttavia, essendo meno denso dal punto di vista energetico rispetto al gasolio standard, il motore eroga una potenza leggermente inferiore."

"Inoltre, c'è una componente di costo che potrebbe incidere sul costo totale di proprietà (TCO). Se i prezzi del diesel aumentassero, l'HVO potrebbe diventare il carburante preferito, ma fino ad allora prevediamo che sarà il prezzo a dettare la scelta."

Almeno nel breve termine, dovrebbe esserci una quantità sufficiente di HVO sul mercato, poiché il prezzo contribuisce a limitare il numero totale di utenti. Qualora questa situazione dovesse cambiare, Stolk afferma che la domanda potrebbe superare l'offerta.

Il diesel è fondamentale per progetti infrastrutturali impegnativi e con scadenze ravvicinate, dove i carburanti alternativi e le reti di ricarica possono essere limitati. Immagine: Getty

Scelta del potere

Per chi acquista macchinari, Stolk afferma che la scelta della soluzione di alimentazione migliore dipende dall'applicazione. Ad esempio, nei casi in cui le macchine operano in spazi chiusi, come nella movimentazione dei materiali nei porti marittimi, le macchine a batteria a zero emissioni possono rappresentare un'ottima scelta.

Ma in casi come questo, spesso ai produttori di apparecchiature originali (OEM) viene richiesto di fornire una soluzione completa, comprensiva di macchine, infrastrutture di ricarica e altre periferiche.

"Con tutte queste informazioni incluse nella gara d'appalto, l'OEM deve passare da fornitore di macchinari a responsabile di progetto", afferma Stolk. "Questo vale anche quando l'OEM ci chiede [a Cummins] quale tipo di supporto possiamo offrire."

Sottolinea che anche i costi rappresentano un problema, ma che questo potrebbe essere compensato da sovvenzioni governative o simili.

Oltre alla posizione, l'abbinamento della scelta dell'alimentazione al ciclo di lavoro è fondamentale per una corretta implementazione della macchina, ma ci sono delle problematiche.

"Esistono enormi differenze tra i cicli di lavoro", afferma Stolk, "e possiamo visualizzare questi dati tramite la telematica delle macchine, ma non è sempre disponibile."

"Se vogliamo fare progressi in questo ambito, credo che sia necessario collaborare maggiormente con i produttori di apparecchiature originali (OEM) e i clienti per comprendere meglio il ciclo di utilizzo e mostrare loro i vantaggi della condivisione di questi dati."

Prospettive future

Esiste potenzialmente un futuro in cui i motori a combustione interna non emetteranno ossidi di azoto (NOx) né particolato (PM). Ma, per quanto impressionante, Stolk afferma che sarà l'applicazione a definire in definitiva la scelta del sistema di alimentazione.

La collaborazione tra produttori di motori, OEM e utenti finali può contribuire ad adattare le soluzioni di alimentazione alle reali esigenze operative.

"Continueremo a fornire soluzioni di propulsione agli OEM in base alle macchine e alle applicazioni proposte dai clienti", afferma Stolk. "Potremmo persino arrivare al punto in cui un'applicazione abbia già una scelta di propulsione preferita."

Almeno per ora, afferma, anche la posizione geografica giocherà un ruolo importante. "Molti porti in Europa utilizzano già trattori terminali elettrici e altre attrezzature per la movimentazione dei materiali. Ma se andate in posti come la Costa d'Avorio, in Africa, probabilmente non troverete le infrastrutture di supporto per questi veicoli e il diesel sarà l'unica opzione disponibile."

Stolk ritiene che l'idrogeno abbia ancora un grande potenziale, soprattutto nelle aree in cui l'industria produce questo gas come sottoprodotto di scarto delle attività industriali esistenti, e ciò include sia i motori a combustione interna a idrogeno che la tecnologia delle celle a combustibile.

Pertanto, potenzialmente l'idrogeno potrebbe affiancarsi al diesel, all'HVO e alle batterie elettriche per conquistarsi una fetta del mercato energetico.

In definitiva, però, dice Stolk, "penso che sarò già morto da un pezzo prima di vedere i motori diesel ritirati dal mercato delle macchine agricole".

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Questo articolo è stato prodotto da KHL Content Studio, in collaborazione con esperti di Cummins.

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Tutte le immagini non accreditate sono per gentile concessione di Cummins.

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