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Fuel cell
Come funzionano le auto a idrogeno

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Come funzionano le auto a idrogeno
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Delle auto a idrogeno si sente parlare ormai da anni e vengono descritte come una delle possibili risposte alle esigenze di mobilità ecosostenibile. Gli ostacoli alla diffusione di questo tipo di vetture, però, sono diversi. Ma prima di entrare nel merito, occorre fare un’importante precisazione. Non tutte le auto a idrogeno sono uguali: dietro questa definizione si possono infatti nascondere mezzi che sfruttano due tecnologie molto diverse tra loro.

Doppia alimentazione Da una parte ci sono veicoli dotati di motori a combustione interna, che usano l’idrogeno come combustibile. Questa strada era stata tentata in passato in particolare dalla BMW, che ha realizzato vari prototipi e anche un modello costruito in 100 esemplari tra il 2006 e il 2008, la Hydrogen 7. Questa versione speciale della 760 Li, dotata di un V12 di sei litri di cilindrata, poteva viaggiare indifferentemente a benzina o a idrogeno. Quest’ultimo era mantenuto allo stato liquido a bassissima temperatura (-253 gradi centigradi) in un apposito serbatoio, prima di essere iniettato nei collettori di aspirazione e bruciato un po’ come accade con il metano in una comune auto a gas. Il basso rendimento e il costo elevato di questa soluzione ha tuttavia portato la Casa tedesca a sospendere la sperimentazione.

Celle a combustibile. Dall’altra parte ci sono invece le vetture a fuel cell, ovvero dotate di celle a combustibile. Si tratta di un dispositivo ideato nell’800, ma impiegato per la prima volta nel 1962 sulle capsule spaziali della Nasa. In esso l’idrogeno, stoccato allo stato gassoso a ben 700 bar in robusti serbatoi di materiale composito, viene fatto reagire nelle celle con l’ossigeno dell’aria per generare energia elettrica, che è poi utilizzata per alimentare un motore elettrico. Una batteria di piccola taglia (tipo quella utilizzata sulle auto ibride) copre i picchi di richiesta di potenza, per ovviare al ritardo con cui la fuel cell genera corrente. inoltre, l’accumulatore consente di sfruttare la frenata rigenerativa, migliorando il rendimento complessivo della vettura. Gli unici prodotti di scarto della cella a combustibile sono calore e vapore acqueo. Questa è la tecnologia più promettente, verso cui si sono concentrate le ricerche delle Case. Dopo vari prototipi costruiti negli anni (il primo fu un furgone, il GM Electrovan del 1966) oggi sono disponibili alcuni modelli prodotti in piccola serie, come la Honda Clarity, la Toyota Mirai e la Hyundai Nexo.

Più unico che raro. Tutte e tre si guidano come normali vetture elettriche ma rispetto a queste ultime presentano due vantaggi importanti: hanno infatti un’autonomia sensibilmente superiore (attorno ai 600 km) e si “ricaricano” molto più rapidamente. Il pieno di idrogeno, infatti, richiede meno di cinque minuti. Tutto bene quindi? No, perché la rete di distribuzione dell’idrogeno è tutta da costruire: in Italia c’è solo un distributore alle porte di Bolzano, e un secondo sarà costruito dall’Eni a San Donato Milanese (MI). Il che rende l’auto a celle a combustibile una presenza del tutto virtuale sulle nostre strade (e non solo). Comunque, entro il 2025 sono previste nel nostro Paese fino a 100 stazioni di servizio per l’idrogeno, di cui 65 aperte al pubblico (le altre sono per aziende di trasporti, come l’Atm di Milano che da tempo usa bus a idrogeno su una linea urbana). Come sempre, tali previsioni sono da confermare, visto che è il solito problema dell’uovo e della gallina: non ci sono distributori perché non ci sono vetture in circolazione e viceversa.

Serve un colpo di genio. I problemi legati all’impiego dell’idrogeno vengono però ancora da più lontano. Se questo elemento è infatti il più diffuso nell’universo, è altresì vero che non esiste in natura allo stato puro e che ricavarlo richiede un dispendio di energia. L’idrogeno, infatti, non è una fonte di energia, ma un vettore energetico e la sua produzione e utilizzo in genere non sono vantaggiosi né dal punto di vista dell’efficienza energetica né da quello delle emissioni di CO2. A meno che per ricavare l’idrogeno vengano utilizzate fonti rinnovabili discontinue (come l’energia solare o quella eolica) nei periodi in cui ve ne sia un surplus rispetto alla domanda, che verrebbe quindi sprecato. In tal modo l’idrogeno si trasforma in una sorta di accumulatore di energia che può così essere sfruttata in un secondo momento e per gli impieghi più disparati. Solo così il bilancio delle emissioni climalteranti di CO2 di una vettura a celle a combustibile, considerando l’intero ciclo di vita, è equiparabile a quello di un’elettrica a batteria. Ma sono altre le ragioni che suggeriscono di intraprendere (anche) la strada dell’idrogeno. Diversamente dalle batterie, le celle a combustibile non richiedono materiali speciali, se non il platino, già largamente utilizzato nei catalizzatori delle auto tradizionali (e da cui viene recuperato), e ciò fa sì che le auto a idrogeno siano un’alternativa strategica per evitare di dipendere dalla disponibilità delle sostanze indispensabili alla produzione degli accumulatori al litio, oggi in gran parte in mano alla Cina. E così, in un prossimo futuro, si prevede che i veicoli dove ora è ideale il diesel (vetture grandi e pesanti, veicoli commerciali e camion utilizzati sui lunghi percorsi) saranno a celle a combustibile, mentre sulle auto più piccole, utilizzate in città, risulteranno più vantaggiose le batterie.

COMMENTI

  • L’articolo comunque è incompleto sulla produzione dell’idrogeno. Esistono situazioni dove le emissioni sono notevolmente superiori se lasciate di per se, ma ridotte se viene prodotto idrogeno. Gli allevamenti sono responsabili elle emissioni di Co2 più delle auto, quindi riformando il metano prodotto piuttosto.che bruciarlo le emissioni si riducono enormemente. Poi ci sono gli impianti di tri-generazione che fruttano le acque reflue o i rifiuti delle città per produrre calore,idrogeno, elettricità. Infine molte delle stazioni di rifornimento ( Germania) producono on site l’idrogeno utilizzando un mix di fonti: una pala eolica, pannelli solari o energia da rinnovabili.
  • E' un articolo scritto bene, si legge volentieri e descrive i limiti in modo semplice ma senza banalizzare. Nessuna tecnologia è perfetta, giusto metterlo in chiaro. Io trovo che questa sia comunque la più promettente, perché non mi sta bene dipendere dai capricci di un accumulatore elettrochimico. I limiti delle batterie sono evidenti da cent'anni, questa è una tecnologia relativamente più giovane e più promettente. Se si parla di bilancio energetico, anche raffinare idrocarburi non è vantaggioso... la benzina nel confronto si salva solo includendo la sua densità energetica specifica, che è enormemente superiore. Ma questo è il futuro, la benzina no... e un pacco batterie nemmeno. Per un'autonomia reale di 600 km, un serbatoio pieno di idrogeno (composito CFRP, type IV, 6 kg circa di gas, 150 litri) si aggira sul quintale; un pacco batterie dovrebbe approcciare la tonnellata secca per avvicinarsi (sto considerando 4 km/kWh, e 150 Wh/kg... sapete benissimo che sono valori sensati, addirittura ottimistici, se riferiti alla guida reale e alla densità energetica di un pacco batterie)... quale delle tecnologie è più percorribile per un TIR, o anche solo per un camion leggero, o per un'auto privata dal segmento C in su? A voi la risposta... purtroppo c'è pieno di pirla col paraocchi.
  • Un bell'articolo che dice chiaramente come stanno le cose senza alimentare false credenze negative ma anche speranze che sia tutto rose e fiori. Come nel mio piccolo sto cercando di scrivere da tempo, occorre equilibrio, realismo e piedi per terra quando si programma il futuro della mobilità di massa, cosa che da parte della politica mi pare non stia avvenendo. ...... PS. Chissà se Formigoni legge Quattroruote dal carcere di Bollate, lui 15 anni fa le BMW 7 Hydrogen le aveva fatte comprare e aveva fatto impiantare un distributore di idrogeno (il tutto con denaro pubblico of course) che è durato come un gatto in autostrada...
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