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Spesso sentiamo parlare di “competizione” tra motori elettrici e motori alimentati da idrogeno, e ci chiediamo il motivo per cui questi ultimi non stiano ancora prendendo piede. Per adesso, infatti, possiamo affermare che stanno “vincendo” le automobili elettriche e in questo articolo facciamo chiarezza sulle motivazioni.
Andando al dunque: perché le automobili a idrogeno non vengono preferite alle elettriche? Soprattutto, quali sono le reali differenze tra di loro?
Innanzitutto, l’attuale tecnologia non permette di stoccare in sicurezza abbastanza idrogeno per distribuirlo su larga scala (per es. occorrono serbatoi speciali a doppia camera), inoltre l’idrogeno è inefficiente a livello energetico per il grande consumo di energia che richiede la sua produzione.
L’idrogeno non va considerato come una fonte di energia primaria ma un vettore energetico, cioè un composto in grado di veicolare l’energia da una forma ad un’altra. [Wikipedia]
Non esistono giacimenti naturali di idrogeno e, affinché abbia senso sfruttarlo nel rispetto dell’ambiente, va estratto dall’acqua mediante elettrolisi e per farlo si deve ricorrere a grandi quantità di corrente elettrica. Il che diventa, energeticamente parlando, inefficiente. Ad esempio, per ottenere una quantità di idrogeno in grado di generare 1 kW di energia è necessario consumare da 1,4 kW a 1,8 kW di energia elettrica già prodotta in precedenza.
Se lo estraessimo dall’ammoniaca, dal petrolio o dal metano ci troveremmo nella condizione di non risolvere il problema più gravoso: quello della decarbonizzazioneLa decarbonizzazione è un processo mirato a ridurre la quantità di anidride carbonica (CO2) nell'atmosfera, un gas utilissimo per la vita sulla Terra ma molto dannoso quando supera determinati livelli... Leggi, cioè diminuire le fonti di origine fossile a favore della transizione energeticaPer approfondire leggi "Che cos’è la transizione energetica? Obiettivi e vantaggi". Leggi verso una produzione di energia più sostenibile.
Solo se potessimo contare su una quantità eccedente di energia da fonti rinnovabiliLe fonti di energia rinnovabile sono tutti quei tipi di energia che si ricavano da risorse naturali che si rigenerano nel tempo. Ciò significa che queste fonti non inquinano l'ambiente... Leggi per estrarre l’idrogeno dall’acqua il processo di elettrolisi diventerebbe efficiente. Ma siamo ben lontani da un tale traguardo.
Auto a idrogeno: tecnologia FCEV
Quando parliamo di automobili a idrogeno – in generale – non facciamo riferimento alla tecnologia dei motori a combustione interna (HICEV = veicoli a combustione di idrogeno) bensì a veicoli con motore elettricoIl motore elettrico è un dispositivo capace di convertire l'energia elettrica in energia meccanica. Essendo privo di parti in movimento, è estremamente silenzioso e ha una vita media molto lunga.... Leggi. Il motivo di questa preferenza è che l’idrogeno ha un alto potere calorifico, molto pericoloso, e inoltre la versione a combustione interna presenta una minore resa termodinamica.
Quindi, la tecnologia più usata per ottenere energia elettrica per alimentare il motore di un veicolo è quella delle celle a combustibile, conosciuta come Fuel Cell (detta anche pila a combustibile), un dispositivo elettrochimico che unisce l’idrogeno fornito con l’ossigeno dell’aria ottenendo acqua, senza processi di combustione termica e quindi senza fiamme.
Questi mezzi a idrogeno (FCEV = veicoli a celle di combustibile) sono quindi una tipologia di veicoli elettrici, ma senza quintali di batterie necessarie a immagazzinare energia, dotati di una ben più piccola Fuel Cell che produce altra energia (elettrica) a partire dall’idrogeno all’interno di bombole. Il rendimentoIl Rendimento Energetico (in inglese Energy Efficiency) è la quantità di energia utile che un dispositivo o impianto riesce a convertire in output rispetto alla quantità di energia consumata per... Leggi delle pile a combustibile può essere molto alto, tuttavia alcuni fenomeni – come catalisi e resistenza interna – pongono limiti alla loro efficienzaÈ il rapporto tra un risultato in termini di rendimento, merci, servizi o energia e l'immissione di energia. Leggi.
In generale, con l’attuale situazione tecnologica e la scarsissima diffusione di distributori di idrogeno, sarebbe insensato viaggiare con veicoli come microcar, utilitarie o berline mentre può aver senso per grandi mezzi di trasporto come aerei, navi, autobus, autocarri o treni e – comunque – per lunghe tratte da almeno 400/500 km in su.
Pensiamo: alla Germania dove hanno realizzato treni spinti da idrogeno per percorrere linee ferroviarie non coperte da elettricità; all’Inghilterra dove hanno testato degli autobus a celle di combustibile; alla compagnia Boeing che circa 14 anni fa ha sviluppato un piccolo aereo a Fuel Cell. Ma più di altre possiamo citare Toyota, che vede un futuro roseo per questo tipo di motori, la quale ha sviluppato e co-brandizzato con la portoghese CaetanoBus un autobus a idrogeno dotato di un’autonomiaL'autonomia di una batteria elettrica è la quantità di energia che essa può erogare in un determinato periodo di tempo. Si calcola dividendo la potenza massima della batteria (in watt)... Leggi di 400 km.
Per tratte al di sotto dei 400 km – in un mondo ideale – sarebbe più appropriato fare riferimento al full electricIl full electric è un sistema che utilizza l'energia elettrica per alimentare tutti i componenti del veicolo. Questo significa che non è più necessario usare il motore a combustione interna... Leggi, meglio ancora se ottenuta da fonti rinnovabili, modalità decisamente più green ed economica. L’unico vantaggio a favore dell’idrogeno potrebbe essere la velocità di rifornimento, simile ai tempi di benzina, gasolio, metano o GPL che – d’altro canto – è il tallone di Achille delle batterie delle auto elettriche che richiedono da diverse decine di minuti ad alcune ore per potersi ricaricare in maniera sufficiente.
Negli ultimi anni alcune case automobilistiche hanno tentato la strada dell’idrogeno: tra queste torniamo a citare Toyota, azienda che – come abbiamo visto sopra – crede molto in questa tecnologia. E ancora Ford, che ha poi lasciato questa strada a favore dell’aumento di costruzione di auto elettriche. Come ancora Renault, Nissan e General Motors che hanno ridotto nel tempo i loro investimenti a causa dell’eccessivo costo di sviluppo e produzione di auto a idrogeno.
Confronto e differenze tra auto elettriche e auto a idrogeno
Come abbiamo potuto notare, mettendo a confronto auto elettriche e auto a idrogeno notiamo che le differenze sono relativamente poche: tutte e due sono dotate di motore elettrico che fornisce la trazione.
La grande differenza è il modo in cui il motore è alimentato: un veicolo elettrico plug-in ha un’alimentazione fornita da batterie ricaricate in precedenza tramite colonnine elettriche, wallbox o presa domestica. Questo, come sappiamo, comporta criticità come il tempo necessario a una sufficiente ricarica oltre all’autonomia e quindi la distanza percorribile, almeno in questo periodo storico.
Per quanto riguarda le auto alimentate da idrogeno – le FCEV – ci sono le “fuel cells” che ottengono idrogeno da un serbatoio per poi trasformarlo in energia che alimenta il motore elettrico. L’approccio è molto vicino a quello delle automobili con motore endotermico a benzina o gasolio: il combustibile è all’interno di un serbatoio e il rifornimento è veloce. Inoltre l’unico sottoprodotto è semplice vapore acqueo (H2O). Tuttavia, come abbiamo visto, ci sono molte difficoltà nell’industrializzazione di massa.
In ultimo la rete per il rifornimento è molto lontana dall’essere capillare: in Italia risultano 5 distributori tra cui uno a Bolzano Sud – all’uscita dell’autostrada A22 – e uno, per gli autobus, a San Donato Milanese; poi ce n’è uno a Mantova, uno a Greccian Sud – Collesalvetti in Toscana, un altro a Magliana Nord – Roma e infine a Capo D’Orlando in Sicilia.
Al momento la “competizione” tra elettrico e idrogeno è aperta ma gli elevati investimenti per la ricerca e sviluppo, i problemi di costi e sicurezza per lo stoccaggio e il trasporto, la presenza di interessi di alcune compagnie nei confronti di altre strade (a buon intenditor…), rendono – almeno per ora – più complicata la crescita dei progetti legati all’idrogeno rispetto a quelli delle auto elettriche.
