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Il nuovo sistema di riscaldamento potrebbe migliorare l'autonomia delle auto elettriche
Gli acquirenti che prendono in considerazione un'auto elettrica devono tenere presente che l'utilizzo del riscaldamento e dell'aria condizionata a batteria può ridurre l'autonomia dell'auto di un terzo o più (vedere la soluzione BMW per l'autonomia limitata di veicoli elettrici: un prestito a gas). UN New York Times il recensore si è recentemente imbattuto in questo problema durante un test drive, finendo per arenare con una batteria scarica (vedi Musk-New York Times Debate Highlights Electric Cars' Shortcomings).
Risparmio energetico: Un sistema di riscaldamento e raffreddamento proof-of-concept per veicoli elettrici funziona senza alimentazione a batteria.
Ma un sistema di riscaldamento e raffreddamento in fase di sviluppo elimina quasi il consumo della batteria. I ricercatori stanno lavorando con Ford su un sistema che sperano di testare nella Focus EV di Ford entro i prossimi due anni. Il lavoro è finanziato con una sovvenzione di $ 2,7 milioni dall'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per l'energia.
I ricercatori descrivono il loro nuovo dispositivo come una batteria termica. Utilizza materiali in grado di immagazzinare grandi quantità di refrigerante in un piccolo volume. Quando il liquido di raffreddamento si muove attraverso il sistema, può essere utilizzato sia per il riscaldamento che per il raffreddamento.
Nel sistema, l'acqua viene pompata in un contenitore a bassa pressione, evaporando e assorbendo calore nel processo. Il vapore acqueo viene quindi esposto a un adsorbente, un materiale con pori microscopici che ha un'affinità per le molecole d'acqua. Questo materiale estrae il vapore dal contenitore, mantenendo la pressione bassa in modo che più acqua possa essere pompata ed evaporata. Questo processo di raffreddamento evaporativo può essere utilizzato per raffreddare l'abitacolo.
Quando il materiale assorbe le molecole d'acqua, viene rilasciato calore; può essere fatto passare attraverso un radiatore e dissipato nell'atmosfera quando l'impianto è utilizzato per il raffreddamento, oppure può essere utilizzato per riscaldare l'abitacolo. Il sistema richiede pochissima elettricità, quanto basta per far funzionare una piccola pompa e ventilatori per soffiare aria fredda o calda.
Alla fine l'adsorbente non può più assorbire acqua, ma il sistema può essere ricaricato riscaldando l'adsorbente sopra i 200 °C. Questo fa sì che rilasci l'acqua, che viene condensata e restituita a un serbatoio.
A tale scopo potrebbe essere utilizzato un riscaldatore elettrico, afferma Evelyn Wang , un professore di ingegneria meccanica al MIT, che sta conducendo il lavoro. Ma ci sono così tante fonti di calore, come il calore di uno scaldacqua solare, quindi l'elettricità non dovrebbe essere utilizzata, dice. La ricarica completa del sistema dovrebbe richiedere circa quattro ore, che è all'incirca quello necessario per ricaricare alcuni comuni veicoli elettrici nelle stazioni di ricarica standard.
Il concetto alla base del sistema di controllo della temperatura non è nuovo (vedi Utilizzo del calore per raffreddare gli edifici). Ma è stato difficile realizzare un sistema del genere abbastanza compatto da poter essere utilizzato in un'auto, soprattutto perché normalmente vengono utilizzati contenitori separati per l'evaporazione e la condensazione del liquido di raffreddamento. Il design più compatto dei ricercatori utilizza un contenitore per entrambi gli scopi.
I ricercatori stanno ora sviluppando materiali in grado di assorbire più acqua, il che renderebbe possibile utilizzare meno adsorbente. Uno è una zeolite modificata, un tipo di materiale poroso che è stato a lungo utilizzato nella catalisi. Stanno anche lavorando su un materiale chiamato struttura metallica organica, le cui proprietà possono essere sistematicamente modificate variando la composizione dei materiali organici che collegano microscopici ammassi di metallo. I ricercatori hanno aggiunto materiali altamente conduttivi termicamente come i nanomateriali a base di carbonio al loro adsorbente in modo che il sistema possa riscaldarsi e raffreddarsi più rapidamente, il che può anche consentire di ridurne le dimensioni complessive.