Motori alternativi a combustione interna
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Questi motori sono caratterizzati da un manovellismo di spinta costituito dall’insieme di pistone, biella e manovella; il pistone è alloggiato nel cilindro entro il quale si realizza la combustione. La combustione genera una spinta meccanica sul pistone e lo mette in movimento lungo l’asse del cilindro: il pistone per effetto di combustioni intermittenti, si muove di moto alternativo e trasmette energia meccanica all’albero motore attraverso il manovellismo di spinta. Nelle applicazioni stazionarie tale energia meccanica è trasferita ad un alternatore che presiede alla conversione in energia elettrica a corrente alternata.

Il numero di cilindri è crescente all’aumentare della potenza: nell’impiego stazionario sono frequenti motori a 12, 16, 20 cilindri.

Nella gamma di taglie da 100 kW a 10 MW il motore a combustione interna (MCI) è il sistema cogenerativo più impiegato. Nell’ambito della cogenerazione con taglie inferiori ai 100 kW e per applicazioni nel settore civile, le soluzioni basate su motori alternativi non sono così diffuse, anche a causa della concorrenza delle microturbine che presentano efficienze analoghe. Anche nelle piccolissime taglie le tecnologie basate su MCI non sono altrettanto mature come nel campo di potenze maggiori dei 10 MW sopra indicati.

Nell’ambito stazionario, per le taglie sopra i 200 kW, è frequentemente adottata la tecnica della sovralimentazione con turbocompressore per incrementare il rendimento: in tal caso i fumi di scarico del motore vengono convogliati in una turbina che trascina un compressore, recuperando parte del contenuto entalpico ancora contenuto nei gas di scarico. Il compressore, inserito nel condotto di aspirazione del motore, comprime l’aria all’ingresso del motore elevandone la densità: in tal modo aumenta la massa d’aria introdotta nel motore per ciclo e dunque la potenza utile. In genere tra il compressore e il motore viene inserito uno scambiatore intercooler (IC): l’interrefrigerazione, a singolo o doppio stadio, ha lo scopo di incrementare ulteriormente la densità dell’aria.

Schema di un sistema con motore alternativo a combustione interna

I sistemi con motori alternativi a combustione interna sono approfonditi nel rapporto allegato “Le tecnologie innovative ed efficienti nei sistemi di generazione in assetto co-trigenerativo e nei sistemi integrati con unità a pompa di calore nelle applicazioni industriali e del terziario”  a partire da pag. 53.