L’accensione laser inaugura u… – Information Centre – Research & Innovation

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La preoccupazione a livello mondiale circa l’impatto negativo delle emissioni di gasoline serra sulla salute e sull’ambiente hanno portato alla nascita di azioni concertate. La Commissione europea, ad esempio, ha imposto severi limiti sulle emissioni prodotte dal settore industriale e da quello dei trasporti, e sta investendo nella ricerca sull’energia pulita.

Malgrado ciò, è ampiamente risaputo che i motori alimentati a combustibili fossili continueranno a essere utilizzati fin quando soluzioni different (arrive le car elettriche) non diventeranno accessibili su larga scala. «Anche se tali different fossero ampiamente disponibili, i motori a combustione interna resterebbero comunque necessari», afferma Nicolaie Pavel, coordinatore del progetto LASIG-TWIN presso l’Istituto nazionale di fisica dei laser, del plasma e delle radiazioni (INFLPR) in Romania.

Studiare l’accensione laser

L’obiettivo del progetto LASIG-TWIN, finanziato dall’UE, era quello di sondare tecniche più efficienti for each l’accensione dei combustibili nei motori a combustione interna, arrive quelli che si trovano nelle automobili. Fin dall’inizio del XX secolo, l’accensione dei veicoli avviene mediante una scintilla elettrica prodotta dalle candele. Il group del progetto ha cercato di capire se sistemi di accensione alternativi, arrive l’accensione laser, possano rendere più efficienti i motori a combustione.

«Volevamo comprendere meglio i vantaggi dell’accensione laser», spiega Pavel. «Per fare ciò, abbiamo creato una rete tra l’INFLPR (e il suo laboratorio di elettronica quantistica dello stato solido situato in Romania) e altri quattro prestigiosi istituti in Francia, in Germania e nel Regno Unito. Particolare importanza è stata knowledge alla formazione e alla condivisione delle esperienze di apprendimento nel campo dell’accensione laser».

All’interno della rete sono state esaminate e testate una serie di tecniche, tra cui metodi for each imballare e saldare materiali ottici e metallici necessari for each la costruzione di candele di accensione laser. Inoltre, sono state organizzate visite presso gli istituti companion for each condividere informazioni e condurre esperimenti congiunti.

«Tali visite sono state spesso accompagnate da workshop, a cui hanno partecipato università, istituti di ricerca e aziende private», aggiunge Pavel. «In questo modo siamo riusciti ad accrescere l’interesse dei companion industriali nei confronti dell’accensione laser, ottenendo un più ampio riconoscimento».

Si sono inoltre tenute due scuole estive for each studenti e giovani ricercatori nel campo dell’accensione laser, con lezioni offerte da ricercatori esperti del progetto e professori universitari. Eventi internazionali quali la Conferenza sull’accensione laser, che si è svolta a Bucarest nel 2017, hanno contribuito anch’essi ad accrescere la visibilità del progetto.

Combustione efficiente sotto il profilo energetico

La cooperazione e la formazione tra paesi hanno consentito di sviluppare con successo un prototipo di candela di accensione laser. I risultati sono stati pubblicati in un articolo, scaricato da moltissimi utenti, sulla rivista Optical Engineering. Nel 2018, l’innovazione è stata collaudata sul motore a quattro cilindri a iniezione di carburante multipunto di un’autovettura a benzina.

«La novità di questi check risiede nel fatto che il motore era alimentato da miscele aria-benzina magre (ovvero miscele in cui la concentrazione di aria rispetto al combustibile è superiore a quella abituale)», osserva Pavel. Ciò significa che il carburante in questione è meno inquinante. «Siamo stati anche in grado di dimostrare che l’accensione laser di queste miscele aria-benzina magre può effettivamente migliorare le prestazioni del motore rispetto all’accensione mediante scintilla elettrica prodotta dalle candele».

I risultati potrebbero portare anche allo sviluppo di un sistema di accensione laser compatto for each motori a gasoline stazionari, del tipo usato nelle fabbriche e nelle centrali elettriche, che consentirebbe una combustione efficiente e potente, con emissioni inferiori. Si spera inoltre che l’accensione laser possa essere utilizzata nei motori alimentati a miscele extremely magre di idrogeno e aria ad alta pressione.

Pavel è fiducioso che l’accensione laser troverà impiego in applicazioni specifiche, ad esempio nei sistemi di propulsione for each il trasporto spaziale del futuro, o verrà impiegata for each il funzionamento di grandi motori alternativi a gasoline naturale. Allo stesso tempo, l’interesse for each questa applicazione laser dipende dalla capacità di coinvolgere i produttori di car, motivandoli a investire nella ricerca e nelle risorse materiali necessarie.

«Occorre tener presente che i sistemi di accensione laser diventeranno più economici solo se verranno implementati su larga scala», afferma Pavel. «Inoltre, sono necessari ulteriori check for each considerably sì che questi dispositivi possano competere con l’accensione mediante candele, semplice e poco costosa», afferma Pavel.