MOBILITÀ 2030: CONSIDERAZIONI SU VEICOLI PLUG-IN E ANALISI DI SENSIBILITÀ DEL TOOL ANSYS FORTE PER UNA COMBUSTIONE AD ALTA EFFICIENZA

The CO2 produced by modern transport systems represents a fraction of the total increase in the level of CO2 in the atmosphere. For this reason, in 2020, legislation concerning the approval of vehicles introduced a penalty of € 95 for each gram of CO2 that exceeds the fleet limit of 95 g / km. The goal is to further reduce this limit by 2030. For this reason, there are many technologies designed to reduce CO2 emissions, first the electrification of a vehicle's powertrain. These technologies, before their eventual implementation, undergo a simulation process through conventional Computational Fluid Dynamics (CFD) software, however requiring long calculation times. This thesis work had a twofold objective. The first was to conduct a benchmarking study on Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) and its real-world usage. The result demonstrates that CO2 emissions are proportional to the power of the thermal engine, the size of the battery and the frequency of recharging. Electric range increase results in better result on CO2 emissions because, if the vehicle is recharged daily, the PHEV vehicle is used more in electric mode. The second objective was to carry out an optimization process of a model of a real engine created with the ANSYS Forte tool. The results obtained made it possible to identify the right compromise between calculation times and accuracy in the results.

La CO2 prodotta dai moderni sistemi di trasporto rappresenta una frazione considerevole dell'aumento totale del livello di CO2 nell’atmosfera. Per questo nel 2020, una normativa riguardante l’omologazione dei veicoli, ha introdotto una sanzione pari a 95€ per ogni grammo di CO2 che supera il limite di flotta di 95 gr/km. L’obiettivo è di ridurre ulteriormente questo limite entro il 2030. Per questa ragione tante sono le tecnologie studiate per la riduzione delle emissioni di CO2, prima fra tutte l’elettrificazione del gruppo propulsore di un veicolo. Queste tecnologie, prima di una loro eventuale implementazione, subiscono un processo di simulazione attraverso convenzionali software di fluidodinamica computazionale (CFD), richiedendo però tempi di calcolo lunghi. Questo lavoro di tesi ha avuto un duplice obiettivo. Il primo è stato condurre uno studio di benchmarking sul veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV) e il suo reale utilizzo. Il risultato che ne è conseguito dimostra che le emissioni di CO2 sono proporzionali alla potenza del motore termico, alle dimensioni della batteria e alla frequenza di ricarica. Un incremento del range in elettrico si traduce in un risultato migliore sulle emissioni di CO2 perché, a patto di ricaricare quotidianamente il veicolo, si ha un maggior impiego del veicolo PHEV in modalità elettrica. Il secondo obiettivo è stato quello di effettuare un processo di ottimizzazione di un modello di un motore reale realizzato con il tool ANSYS Forte. I risultati ottenuti hanno permesso di individuare il giusto compromesso tra tempi di calcolo e accuratezza nei risultati.