Consumi da fermo e distribuzione dell’energia in un veicolo

12 Ago

Ci siete mai chiesto quanto consuma un’auto ferma al semaforo?

Questa vecchia ricerca del 1984 risponde a questa curiosa domanda, riassumendo i dati in questa tabella:

Da 0,787 a 1,45 litri di carburante l’ora, a seconda della cilindrata.

Considerando che ogni litro di benzina  contiene circa 10 kWh di energia, significa da 7,87 a 14,5 kWh consumati in un’ora (o un assorbimento istantaneo di 7,87-14,5 kW). Un’auto elettrica da ferma consuma solo per via dei servizi ausiliari: fari, pompa del servofreno, pompa del servosterzo, autoradio, per un totale stimabile in 0,3-0,5 kW. Nella tabella sopra non sono inclusi i consumi extra dovuti ad aria condizionata o riscaldamento, che arrivano ad assorbire fino a 6-7 kW, che vorrebbe dire 6-7kWh consumati in un’ora, cioè circa  0,6-0,7 litri di carburante.

Quest’altra tabella mostra come si ripartisce l’energia nel ciclo “centro storico” (CBD), urbano ed extaurbano, evidenziano come nei tre casi la percentuale di energia recuperabile tramite frenata rigenerativa sia  rispettivamente del 31%, 16% e 3%:

Un dato molto difficile da trovare in letteratura, e più difficile ancora da calcolare a mano, è il contributo alla massa inerziale dato dalla presenza di masse rotanti (ruote, albero di trasmissione, motore, volano,…); quest’altro documento a p.20 afferma che si può stimare il contributo delle masse rotanti in un 4% della massa totale del veicolo, mentre di per sè la “massa rotazionale” o “massa equivalente” di una ruota (cerchione + pneumatico) è pari al 50% della massa della ruota stessa.

La distribuzione di contributi alla massa equivalente complessiva è (link):

  • Ruote e assi: 78%
  • Albero di trasmissione: 1.5%
  • Motore: 6%
  • Volano e frizione: 14.5%

Un calcolo più preciso si può fare considerando l’inerzia complessiva di un oggetto rotolante (una ruota), che è data dalla somma dell'”forza di inerzia lineare” e della “forza di inerzia circolare”:

Fi = m*a + I/R  * α

  • m= massa [kg]
  • a= acceleraziome lineare [m/s2]
  • α = accelerazione angolare [rad/s2]
  • I = Momento di inerzia [kg*m2]
  • R = raggio [m]

Quindi: kg * m /s2 + kg * m2 /m   * rad/s2   = kg * m / s2

La faccenda si fa ancora più complessa in inglese perchè l'”inerzia” di un corpo in movimento lineare si traduce in “momentum”, mentre in italiano il “momento” riguarda il moto circolare, maquesto blog divulgativo non è la sede più adatta per approfondire l’argomento, pena fuga in massa dei lettori… 🙂 . Qui c’è un’ottima spiegazione (p.21)

 

 

 

 

 

 

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