Veicoli a gas naturale

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Un distributore di metano per autotrazione

Una Fiat Multipla "Natural Power"

Pompa per la distribuzione del metano

Un autobus alimentato a metano

Il gas naturale compresso a 220 bar (CNG - Compressed Natural Gas, da distinguersi dal GPL - Gas di Petrolio Liquefatto) viene usato come alternativa meno inquinante ad altri carburanti per automobili. Viene comunemente chiamato "metano" anche se in realtà è una miscela di gas, composta in gran parte da metano ma anche da altri idrocarburi leggeri come propano, butano e tracce di altri gas e contaminanti (ad esempio acido solfidrico).

Nel 2003, gli stati con il maggior numero di veicoli a gas erano Argentina, Brasile, Pakistan, India e Italia. In Italia queste auto sono particolarmente diffuse in Emilia Romagna, Lombardia, Veneto e Piemonte.

Indice

1 Vantaggi
2 Storia
3 Tecnologia
4 Prestazioni e sicurezza
5 Distribuzione e vendita
- 5.1 Distribuzione domestica
6 Voci correlate
7 Note
8 Collegamenti esterni

[modifica] Vantaggi

Il risparmio economico a parità di percorrenza ottenibile con un'auto a metano è di circa il 60/70% rispetto alla benzina e di quasi il 50% rispetto al gasolio.
Inoltre il gas naturale possiede, fra tutti i combustibili fossili, il rapporto più elevato tra energia sviluppata e quantità di anidride carbonica emessa e dunque contribuisce in maniera minore al riscaldamento globale. La combustione di un metro cubo di gas naturale produce circa 38 MJ (10,6 kWh) di energia.

I distributori di metano prelevano direttamente dalla rete che fornisce anche le utenze domestiche e industriali, non dispongono di cisterne nelle quali è immagazzinato il metano liquido. L'Italia è il Paese più metanizzato al mondo, che possiede più chilometri di condutture, premessa necessaria per creare una rete di distributori per autoveicoli altrettanto capillare. In questo modo, viene meno un trasporto di un materiale potenzialmente esplosivo in mezzi su gomma, e l'inconveniente legato all'assenza di combustibile durante gli scioperi degli autotrasportatori.

[modifica] Storia

Il gas naturale è utilizzato in Italia come combustibile per autotrazione sin dagli anni '30 quando la politica dell'autarchia spinse la tecnica del momento a cercare nuove soluzioni per l'utilizzo di carburanti alternativi come il gasogeno e, appunto, il metano.

Nel dopoguerra la rete del metano per auto ha seguito sviluppi e recessioni dipendenti dalle evoluzioni tecniche e dalle crisi degli altri carburanti, ricevendo una grossa spinta dalla crisi del petrolio del 1973 e poi un considerevole ridimensionamento attorno alla metà degli anni '80 allorquando il Governo Craxi introdusse il superbollo per le auto a gas.

Negli ultimi 10 anni si è riscontrata una inversione di tendenza con l'incremento del parco circolante a metano come conseguenza dell'abolizione del superbollo per le auto a metano catalitiche (1997) e delle successive scelte legislative a favore dei carburanti meno inquinanti (ecoincentivi).

Nello stesso periodo le case costruttrici grazie all'evoluzione della tecnica dei kit di trasformazione (introduzione degli impianti a iniezione gassosa sequenziale fasata) hanno iniziato a puntare l'attenzione sul metano come carburante mettendo a listino alcune vetture già predisposte in fabbrica con tale tipo di alimentazione. BMW e Volvo hanno inaugurato questa nicchia di mercato nel 1995/1996 , mentre è della fine 1997 l'entrata in listino della Fiat 1,6 Marea BiPower, prima auto italiana a metano di serie con impianto bifuel sequenziale fasato Metatron, sviluppato in cooperazione con Tartarini Auto, uno dei primi produttori mondiali di kit di trasformazione di auto a gas.

Alla Marea BiPower Fiat ha fatto succedere un anno dopo la Multipla 1,6 Bipower con lo stesso motore e la Multipla 1,6 BluPower, prima auto di serie a metano monovalente (alimentata cioè solo a metano). Altri modelli Fiat in commercio sono la Punto Natural Power, il Doblo' Natural Power e la Panda Natural Power.

Anche VW ha immesso sul mercato un veicolo monovalente a metano, la Touran, con un motore 2 litri da 107 CV. Come la Fiat Multipla, anche la Touran ha le bombole sotto i sedili, in posizione riparata da urti e scorie e con molti accorgimenti di sicurezza, senza inficiare il normale volume di carico, disponendo anche di una esigua riserva di benzina.

Uno dei limiti rimane l'autonomia, che non supera i 450 km (a cui si aggiunge il serbatoio di benzina per i veicoli bi-fuel), comunque integrabile con bombole ausiliarie da installare successivamente all'acquisto del veicolo. Un altro limite è quello della rete di distribuzione, non proprio capillare sebbene in continuo aumento, e dalla impossibilità di effettuare rifornimenti self-service.

Esistono incentivi all'utilizzo dei mezzi ad alimentazione monovalente in Italia, come l'esenzione dal pagamento della tassa di possesso dal 2006, finanche a sconti sul veicolo nuovo, variabili da regione a regione (Piemonte 2000€). Spesso invece, sono le concessionarie a sminuirne i vantaggi, sottovalutando l'impatto ecologico dei veicoli venduti, oltre al rincaro dei combustibili fossili, che verosimilmente porteranno alla necessità di un radicale ridimensionamento dei costumi energetici per trasporto, e non solo.

[modifica] Tecnologia

Per quanto riguarda la tipologia più classica e diffusa di auto bifuel metano-benzina, l'installazione dell'impianto a posteriori consente di avere un'auto ibrida che si muove a benzina, oppure a metano (attivando un apposito pulsante). Il metano è commercializzato allo stato gassoso e viene erogato compresso alla pressione di 216 bar nominali con cui vengono riempite le bombole installate sulla vettura (solitamente nel baule). Il sistema misura la massa del gas che viene erogato e per questo il prezzo del carburante è espresso in funzione non del volume ma della massa. Attualmente (agosto 2007) il prezzo medio al distributore è di circa 83 centesimi di euro al kg. Un kg di metano equivale all'incirca ad 1,5 litri di benzina.

L'autonomia della vettura dipende dalla capacità delle bombole installate e può variare considerevolmente, mediamente per un'auto di segmento "B" con carrozzeria a 2 volumi la capacità in litri installabile varia da 60 a 80 litri, con una capacità di carica espressa in kg di circa 10/13 kg di metano compresso, un costo di circa 8/11 € a pieno e un'autonomia intorno ai 200/300 km. Le auto di taglia maggiore (SW-monovolume) possono arrivare a caricare 20 o più kg di metano compresso per un'autonomia che può variare tra i 350 e i 450/500 km a seconda del consumo, del percorso e dello stile di guida dell'autista.

Siccome il metano è un gas e sempre allo stato gassoso viene erogato, tra un pieno e l'altro ci possono essere differenze considerevoli di carica in kg: ciò dipende dalla temperatura, dalla densità del metano stesso e dalla taratura della pressione di stacco dell'erogatore, maggiore è la temperatura e minore sarà la carica in kg in quanto il gas tende ad essere meno denso. D'estate perciò si carica tendenzialmente di meno e d'inverno si carica tendenzialmente di più, con variazioni anche del 15% tra le due stagioni.

Un altro fattore che influisce non poco sulla densità del metano erogato e pertanto sulla carica finale al distributore è la provenienza del gas naturale. Il gas naturale non è costituito solo da metano puro, ma solitamente include anche altre tipologie di gas mescolati assieme: esano, butano, propano sono i più frequenti.

I gas di produzione italiana o russa sono i più puri tra quelli immessi nella rete nazionale di gasdotti: dati SNAM indicano un'elevata percentuale di metano, intorno al 98/99%. I gas di provenienza olandese o algerina invece hanno un contenuto percentuale di metano inferiore, che si aggira sull'87/90% per l'olandese e tra l'80 e l'85% per l'algerino.

A tutto ciò si aggiunge il costo dell'impianto che è di circa 1500/1800 € per il tradizionale (aspirato) per salire a circa 2200/2600 € per il sequenziale.

Al cambio macchina si può recuperare una parte dell'impianto (ad esempio le bombole e le valvole delle stesse) con un risparmio fino al 30% sulle nuove installazioni; per questo in teoria il costo maggiore si avverte al primo montaggio, ma questo solo fino ad un certo punto, infatti le auto più recenti (Euro3/Euro4) richiedono quasi obbligatoriamente l'installazione di impianti sequenziali fasati per evitare conflitti con l'elettronica di bordo e relativi malfunzionamenti dell'impianto gas.

Esistono anche vetture alimentate a solo metano, dette "monovalenti" o con una piccolo serbatoio di riserva di benzina di capacità inferiore a 15 litri, in effetti bivalenti ma che per la normativa europea vengono ugualmente classificate come "monovalenti". Questa soluzione è stata introdotta da Opel con la Zafira EcoM per poter classificare la vettura come monovalente pur lasciando la praticità di viaggiare a benzina anche in zone poco servite dalla rete di distribuzione CNG, e sta prendendo piede anche per altri modelli tedeschi (Astra EcoM, Combo EcoM, VW Touran EcoFuel, Caddy Ecofuel), infatti le vetture monovalenti godono di esenzioni fiscali: in Italia viene scontato del 75% il bollo auto.

Le vetture "bivalenti" invece vengono fiscalmente trattate come i corrispondenti modelli a benzina, in quanto per il fisco italiano fa fede la potenza massima dichiarata, che è quella con alimentazione a benzina, appunto.

[modifica] Prestazioni e sicurezza

Un'auto alimentata a metano raggiunge quasi la stessa velocità di una alimentata a benzina. Il metano è leggermente penalizzante nelle prestazioni di una guida sportiva nel tempo che impiega l'auto a passare da 0 a 100 km/h. Infatti, la ripresa da fermo o cambiando marcia è leggermente più lenta. Teoricamente il metano potrebbe dare prestazioni migliori della benzina poiché è maggiore il suo numero di ottano (che è pari a 120), e dunque ha un maggior rendimento, come accade anche nelle centrali elettriche alimentate a metano (turbogas); ciò richiederebbe però motori con un rapporto di compressione molto maggiore di quello dei motori attuali, predisposti con un rapporto di compressione adatto alla benzina.

Per tale motivo, il metano è più adatto ai motori di grossa cilindrata, che hanno un rapporto di compressione e quindi un rendimento più elevati (e consumi minori).

Solitamente l'avviamento del motore viene mantenuto a benzina, perché questa ha un potere detonante maggiore e dà la scocca alla scintilla d'accensione con maggiore facilità. Quasi tutti i costruttori di kit prevedono l'avviamento a metano, ma viene sconsigliato il suo utilizzo perché l'accensione a metano richiede un uso più prolungato del motore d'avviamento, e non consente alla centralina benzina di utilizzare le strategie di iniezione corrette che sono previste all'avviamento. Nelle auto a carburatore l'avviamento a metano è invece possibile quasi sempre, salvo condizioni climatiche avverse, come le temperature molto basse. In questo tipo di auto se si tenta l'avviamento a metano spingendo troppo l'acceleratore può verificarsi talvolta un accumulo di gas nella camera d'accensione che ingolfa il motore e può impedire i successivi tentativi di avviamento. Spesso la soluzione per avviare l'auto è quella di commutare a benzina e avviare con essa il motore, per poi ricommutare a metano una volta stabilizzata la temperatura d'esercizio.

I vantaggi che un alimentazione a metano offre sono un costo inferiore del 60-65% a quello della benzina (contro un risparmio del 30% del gasolio e del 15-20% sul GPL). Con un kg di metano si percorrono di media 20 km contro 14 per un litro di benzina. La perdita è evidente in ripresa soprattutto con motori piccoli (1000-1200 cc) e si attesta intorno ad un 10%.

Ogni 4 anni^[1] per le auto a metano dotate di bombole realizzate secondo la normativa europea ECE/R110 è obbligatoria la revisione delle stesse. La revisione è obbligatoria anche in caso di incidente che comporti il danneggiamento delle bombole. In entrambi i casi il collaudo (o la sostituzione) delle bombole è gratuita e viene finanziata da una piccola tassa sul carburante. Per l'effettuazione della revisione è necessario rivolgersi agli installatori di impianti, che come prezzo chiederanno la sola manodopera di montaggio-smontaggio delle bombole. Per le auto con impianto realizzato secondo la normativa italiana la scadenza del collaudo bombole è ogni 5 anni.

Occorre chiarire le differenze esistenti tra il gas naturale (CNG) e il gas di petrolio liquefatto (GPL): il GPL viene venduto compresso a 12 bar nominali contro i 220 del metano, ne consegue che per i due combustibili occorrono impianti diversi, tra loro incompatibili. Le differenze dei componenti dell'impianto rispetto al GPL riguardano soprattutto il miscelatore e il tipo di bombola, le uniche parti potenzialmente intercambiabili sono le centraline elettroniche e il commutatore-indicatore di livello, ma, vista l'esiguità del loro costo rispetto al resto dei componenti solitamente se viene disinstallato un impianto di un tipo e reinstallato un impianto dell'altro tipo vengono anch'esse sostituite.

Con il GPL si ha una penalizzazione sulle prestazioni quasi nulla, mentre con il metano si ha normalmente una perdita di potenza nell'intorno del 7/10%. L'alimentazione a metano consente in virtù delle minori scorie di combustione generate nel motore un allungamento degli intervalli di cambio olio fino a 40.000 km. Non è raro vedere macchine circolanti a metano con 350.000 - 400.000 km, in alcuni casi si arriva anche a 500.000 km.

Sulle auto con questo tipo di alimentazione sono da tenere sotto controllo le parti elettriche (candele, fili, bobina, batteria) in quanto il metano brucia assai meno rapidamente della benzina e necessita quindi che dette componenti siano sempre mantenute in ottimo stato.

Il riduttore di pressione del metano necessita di essere riscaldato durante il funzionamento in quanto il gas riducendo la propria pressione si raffredda, e alle basse temperature si potrebbe congelare il riduttore di pressione stesso. Allo scopo di evitare questo inconveniente esso viene collegato al circuito di raffreddamento del motore per mezzo di una derivazione.

Questo collegamento - se non eseguito a regola d'arte - aumenta la possibilità di perdite di liquido di raffreddamento, con possibili conseguenze negative sulla guarnizione della testata (che può bruciarsi) in caso di esaurimento del liquido stesso. Nella manutenzione periodica occorre pertanto verificare con cura questa parte del motore.

[modifica] Distribuzione e vendita

La distribuzione del metano avviene in centri autorizzati alla presenza di un operatore. Il metano è prelevato dalla rete che fornisce anche le utenze domestiche per il riscaldamento.

L'Italia è uno dei Paesi più "metanizzati", con la più estesa e capillare rete di distribuzione al mondo.

Dal dopoguerra per circa 40 anni ha detenuto il primato mondiale del numero di autostazioni per il rifornimento di metano e per i volumi di forniture.

[modifica] Distribuzione domestica

Poche provincie italiane, fra le quali Bolzano e Trento, sperimentano distributori domestici di metano.

Si tratta di compressori che portano la pressione del metano dagli 0.02 bar della rete ai 200 bar, pressione dei serbatoi nei veicoli.

Il compressore costa alcune migliaia di euro e, rispetto a un pieno presso un normale distributore, richiede diverse ore e un notevole consumo di energia. Il problema è dovuto alla potenza massima erogata alle utenze domestiche, di 3 kWatt, inferiore a quella che fornisce i distributori di metano.

Una distribuzione domestica consentirebbe di avere metano per l'autotrazione allo stesso prezzo di quello destinato al riscaldamento domestico, e di eliminare un anello della filiera, il distributore autorizzato con relativo margine di guadagno.

Il metano alla pompa è prelevato dalla rete che fornisce il riscaldamento alle utenze domestiche, ma ha un prezzo slegato da questo, che segue le quotazioni internazionali della Borsa.