Da anni si parla dell'idrogeno come combustibile non inquinante per le auto, ma quali sono i vantaggi e gli svantaggi della sua produzione? E perché viene poco usato? Vediamo di fare chiarezza.
Pro dell'Idrogeno come Combustibile
L'idrogeno è un gas che, per essere trasformato in energia e di conseguenza in movimento, deve subire delle trasformazioni. Le tecnologie al momento sono due: HICEV e FCEV.
HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle): questa tecnologia sfrutta il motore a combustione. La prima a nascere è stata la HICEV, e l’abbiamo vista per la prima volta su strada sulla BMW Hydrogen 7. Era 2006, ed oggi sono stati fatti diversi passi, anche se non da gigante. Era una berlina di lusso ed era stata pensata per la produzione in serie. E’ durata appena due anni, e sono stati fatti solo circa 100 esemplari. Era troppo presto. Lei sfruttava la tecnologia del motore termico per la combustione dell’idrogeno. In sostanza, l’idrogeno era immagazzinato allo stato liquido, quindi ad alta densità, rispetto a quello conservato allo stato gassoso. Il motore, un V 12 da 6 litri, poteva “bruciare” sia benzina che idrogeno.
FCV o FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle): questa tecnologia utilizza invece un motore elettrico ed è la Fuel Cell Electric Vehicle. C’è poi la Fuel Cell, dove il motore ad idrogeno sfrutta un procedimento chimico di ossido-riduzione. Si converte dunque in elettricità l’energia del combustibile idrogeno e del comburente ossigeno.
Vantaggi Comuni a Entrambe le Tecnologie
- Combustibile pulito: L'idrogeno è un combustibile perfettamente pulito, perché l'unico scarto che produce è il vapore acqueo. Allo stato libero è formato da due atomi (H2) che combinandosi con l'ossigeno (O) durante il suo utilizzo (combustione o, più comunemente, in una cella a combustibile) formano l'acqua (H2O).
- Emissioni ridotte: Il motore termico a idrogeno è una tecnologia che si caratterizza per la mancanza di emissioni nocive.
- Efficienza: Nel motore elettrico le percentuali sono completamente rovesciate. L'80% corrisponde all'energia utilizzata e solo il 20% a quella dispersa.
- Rifornimento rapido: A differenza delle auto elettriche, il serbatoio dell’idrogeno di una vettura con celle a combustibile può essere riempito in meno di cinque minuti, come avviene con una vettura "tradizionale" a benzina o gasolio.
- Buona autonomia: Un serbatoio carico di idrogeno basta per coprire una distanza minimale di 500 chilometri, ma ci sono esempi di percorrenze ancora più lunghe. La tecnologia fa passi da gigante, anche in questo campo. L’autonomia di un’auto a idrogeno, poi, non è influenzata in modo negativo dal freddo o dal caldo eccessivo, oltre a sapere rendere al meglio anche alle alte velocità.
Vantaggi Specifici della Tecnologia HICEV
- Emissioni quasi a zero: la combustione è ad emissioni pari quasi a zero. Lo scarto è di fatto vapore acqueo e solo 5 sono i grammi di emissioni di CO2 per chilometro.
Vantaggi Specifici della Tecnologia FCEV
- Zero emissioni nocive: Anche in questo caso abbiamo dello scarto dal gas di scarico, ma vapore, con zero emissioni nocive per la salute.
- Nessuna dispersione di calore: In ogni caso, non abbiamo dispersione di calore.
Contro dell'Idrogeno come Combustibile
Nonostante i numerosi vantaggi, l'idrogeno presenta anche degli svantaggi significativi.
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- Produzione inquinante: Se non viene prodotto da fonti rinnovabili, produrre idrogeno inquina. Ad oggi oltre il 96% dell'idrogeno utilizzato è grigio. Il suo costo è minore, ma l'impatto sull'ambiente è enorme tanto che per ogni chilo di idrogeno ricavato ne vengono prodotti 10 di anidride carbonica. La produzione mondiale di idrogeno è di circa 70/75 milioni di tonnellate con uno scarto di quasi 1 miliardo di tonnellate di anidride carbonica.
- Stoccaggio e trasporto complessi: L'idrogeno è un gas difficile da maneggiare perché, avendo una bassa densità energetica, deve essere molto compresso ad alte pressioni (da 350 a 700 bar) per essere stipato in un serbatoio in quantità sufficienti per alimentare una vettura. Per percorrere circa 600 km sono necessari 5/6 kg di idrogeno. Nel serbatoio di un'auto, se non fosse compresso, ci starebbe idrogeno sufficiente a percorrere solo 5 km. Un'altra difficoltà consiste nel trasporto, ovvero di come portare l'idrogeno alle stazioni di rifornimento per approvvigionare le vetture in movimento. Qui un primo problema consiste nel fatto che per essere distribuito sono necessari gasdotti appositi perché quelli destinati al metano e al gas naturale non risultano compatibili, a meno di non usare miscele gas naturale-idrogeno a basso contenuto di idrogeno. L'alternativa sarebbe trasportarlo allo stato liquido, come i derivati del petrolio, ma lo stato liquido dell'idrogeno si raggiunge a un temperatura di -253 gradi centigradi, ovvero con forte dispendio energetico per trasformarlo e poi mantenerlo in forma liquida.
- Costi elevati: Inoltre per le autovetture ad oggi è più conveniente una ricarica elettrica di un rifornimento a idrogeno. “L'idrogeno grigio costa 1-2 dollari al kg, mentre l'idrogeno verde ben 5-7 dollari”. Se non si vuole vanificare il vantaggio “green” dell'uso dell'idrogeno, il rifornimento di un'autovettura deve comportare esclusivamente idrogeno verde.
- Infrastrutture scarse: Almeno in Italia, per il momento, si può contare su pochissimi punti di rifornimento, dislocati soprattutto nel Nord del Paese. Il problema delle stazioni di rifornimento sembra però di difficile soluzione visto che oggi ne abbiamo solo due (Bolzano e Mestre) e il piano è di aggiungerne altre 36 in Italia. Un po' poche ovviamente, ma il problema maggiore è anche che saranno lontane dai centri urbani quindi il dover percorrere 20-50-80 km per andare a fare un pieno non ne semplificherà l'utilizzo.
- Prezzo d’acquisto poco economico: La tecnologia Fuel Cell, in continua evoluzione, non permette ancora di ridurre i costi finali per gli utenti. Per questo motivo, il loro prezzo d'acquisto è alto e non per tutte le tasche. Le auto a idrogeno sono veicoli ecologici ed efficienti che utilizzano tale gas come carburante. Tuttavia, le vetture che usano questa tipologia di alimentazione sono oggi ancora molto costose rispetto alle termiche e i costi partono da 75.000 euro con la Toyota Mirai, non certo a buon mercato ma simile a auto elettriche di fascia alta (anche se le elettriche hanno costi di ingresso a circa 32.000 euro).
- Peso superiore: In particolare ogni vettura a idrogeno ha un peso maggiore rispetto alle altre auto per via delle Fuel Cell e lo spazio interno viene spesso sacrificato. Anche i costi di produzione sono attualmente molto alti, dato che si tratta ancora di un prodotto di nicchia.
- Difficoltà di reperimento dell’idrogeno: Bisogna poi pensare che per stipare l’idrogeno, questo, essendo allo stato liquido, deve essere conservato a temperature bassissime. Significa che a contatto con la pelle, crea lesioni simili a vere e proprie ustioni! L’evaporazione del combustibile poi, qualora si fosse in un luogo chiuso (pensiamo nel garage del condominio), causa asfissia.
Auto a Idrogeno Oggi: Modelli Disponibili
Quali sono le auto ad idrogeno oggi in commercio? Possiamo identificare tre Case automobilistiche: Toyota, BMW ed Honda.Il ventaglio di proposte a idrogeno per gli automobilisti italiani è ridotto all'osso, con due sole soluzioni provenienti da Oriente: Hyundai Nexo e Toyota Mirai.
- Toyota Mirai: è una macchina di rappresentanza, con oltre 5 metri di lunghezza, dotata di 330 celle e di un sistema di bombole dalla capienza ampia che permette un'autonomia di 650 km, con un motore posteriore dalla potenza di 128 kW.
- Hyundai Nexo: è un SUV dai tratti carismatici, dalle ottime caratteristiche, che è dotato di 3 serbatoi, ognuno da 52,2 litri, che permettono un'autonomia complessiva dichiarata di oltre 650 km WLTP. Nonostante un peso di oltre 2 tonnellate, con i suoi 120 kW è in grado di scattare da 0 a 100 km/h in 10 secondi. La Hyundai Nexo ha un prezzo di partenza di circa 69.400 €.
- BMW iX5 Hydrogen: un SUV di lusso, moderno ed altamente tecnologico. Anche questo sfrutta un motore Fuel Cell ad emissioni zero, applicato ad una vettura già disponibile con alimentazione benzina/diesel oppure elettrica.
Costi a Confronto: Idrogeno vs Benzina
Per avere un'idea più chiara dei costi, confrontiamo l'idrogeno con la benzina:
Auto a idrogeno: consuma 1 kg di idrogeno ogni 100 Km. Il costo per percorrere 1 chilometro è di 0,10 Euro.
Auto a benzina: consuma 4 l di benzina ogni 100 Km. Il costo per percorrere 1 chilometro è di 0,13 Euro.
Come si vede, l'auto a idrogeno consuma meno combustibile e il prezzo pro chilometro è minore. Di seguito una tabella riassuntiva:
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| Tipo di Auto | Consumo | Costo al Km |
|---|---|---|
| Idrogeno | 1 kg / 100 Km | 0,10 € |
| Benzina | 4 l / 100 Km | 0,13 € |
Il Futuro dell'Idrogeno nel Settore Automotive
Secondo alcune stime, le auto a idrogeno potrebbero diffondersi su larga scala entro il 2025. La tecnologia delle celle a combustibile è in continuo sviluppo, con previsioni di riduzione dei costi di produzione e miglioramento delle infrastrutture di rifornimento.
L’Italia sta pianificando un’espansione significativa delle auto a idrogeno: il Piano Nazionale per la Mobilità a Idrogeno prevede 27.000 veicoli alimentati a idrogeno sulle strade italiane entro il 2025, con un obiettivo di ben 8,5 milioni di veicoli entro il 2050. Questa crescita non riguarderà solo le auto private, ma includerà anche 23.000 autobus di linea alimentati a idrogeno. Per supportare questa rivoluzione nella mobilità sostenibile, si prevede la costruzione di 5.000 stazioni di rifornimento distribuite su tutto il territorio nazionale.
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