L’auto a idrogeno, un racconto tratto dal libro intitolato Racconti e scritti più o meno seri che riunisce quarantatré racconti brevi e scritti di diversa natura detti più o meno seri per la presenza di temi futuribili, ironici e scherzosi. Gli argomenti – solo alcuni rielaborati da precedenti pubblicazioni – riguardano la politica, la tecnologia, il management, il futuro e il costume.

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L’editing del racconto è differente da quello del libro a causa dei diversi programmi di scrittura.

L’auto a idrogeno

Alcuni specialisti del settore affermano che l’auto elettrica è destinata ad essere un mezzo di trasporto transitorio in attesa che prenda piede l’auto a idrogeno, l’auto del futuro. Per contro, per altri non competenti, l’auto a idrogeno sarebbe addirittura sinonimo di auto pericolosa, o perlomeno poco affidabile, perché la associano alle centrali nucleari o, nientemeno, alla bomba a idrogeno!

Per sfatare la leggenda di inaffidabilità è opportuno, prima di tutto, conoscere a grandi linee cos’è l’idrogeno e come è utilizzato nella motorizzazione. L’idrogeno (dal greco generatore d’acqua) è l’elemento più abbondante nell’universo, presente in particolare con l’ossigeno nell’acqua – della quale il nostro pianeta è ricoperto per tre quarti – ma isolabile solo a costi molto elevati essendo il legame chimico tra idrogeno e ossigeno tra i più forti che esistano. Oggi l’idrogeno si produce ancora quasi esclusivamente da metano (CH4), processo più economico dell’elettrolisi dell’acqua per mezzo della quale l’idrogeno viene separato dall’ossigeno a spese di un elevato apporto di energia elettrica. L’entità di questo apporto è tale da rendere l’elettrolisi un processo molto costoso che sarà reso economicamente fattibile solamente con il passaggio definitivo alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili (energia solare, eolica, da biomasse).

L’utilizzo dell’idrogeno come combustibile nei mezzi di trasporto ha una valenza rilevante perché, reagendo chimicamente con l’ossigeno dell’aria, genera un unico prodotto di scarto, il vapore d’acqua, senza emissione di anidride carbonica. Da decenni si progettano e costruiscono prototipi di auto con motori a combustione interna che utilizzano l’idrogeno come combustibile al posto dei combustibili tradizionali – detti HICEV Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle – e fino a una decina d’anni fa si sono sperimentati veicoli con motori bivalenti in grado di marciare alimentati sia a benzina che a idrogeno. Un motore classico, a combustione interna, alimentato a idrogeno ha un’efficienza (o rendimento) superiore a quella dello stesso motore alimentato a benzina e un’emissione di inquinanti inferiore. Ciononostante, non si è mai giunti a commercializzare gli HICEV a causa dell’elevato costo di produzione dell’idrogeno.

Oggi il focus sulla motorizzazione delle auto a idrogeno è volto esclusivamente alle celle a combustibile, dall’inglese fuel cell, con una concezione della motorizzazione totalmente diversa da quella degli HICEV. Le celle a combustibile rappresentano un modo alternativo efficace per ottenere energia elettrica dall’ossidazione dell’idrogeno senza che avvenga alcun processo di combustione termica, quindi senza generazione di fiamma. In un futuro, che si spera prossimo, sarà possibile ottenere energia elettrica con grande efficienza dalle celle a combustibile quando, come accennato, il costo dell’idrogeno da elettrolisi dell’acqua sarà conveniente perché prodotto utilizzando energia elettrica da fonti rinnovabili e non più da combustibili fossili.

Di fatto, oggi le auto a idrogeno rappresentano i veicoli elettrici di ultima generazione. Infatti, possono essere meglio definiti come veicoli elettrici alimentati a idrogeno o, più propriamente, alimentati da energia elettrica prodotta da celle a combustibile, a loro volta alimentate a idrogeno, e quindi detti FCEV Fuel Cell Electric Vehicle. In sostanza l’auto a idrogeno è un’auto elettrica a tutti gli effetti, con tutti i pregi e difetti, dotata di celle a combustibile al posto di batterie al litio ricaricabili. Gli FCEV dispongono anche di una batteria di dimensione e capacità molto inferiore a quella delle auto elettriche a batteria – dette BEV, Battery Electric Vehicle – che, posta a monte del motore elettrico, costituisce un accumulo intermedio dell’energia prodotta dalle celle a combustibile. In questa si accumula anche l’energia in eccesso durante i rallentamenti e le frenate, con un importante risparmio di energia. L’energia della batteria è utilizzata nella fase di avviamento mentre per la guida corrente si ricorre direttamente alle celle a combustibile o a entrambe le fonti qualora siano richieste prestazioni molto elevate.

L’esperienza nella progettazione e costruzione degli FCEV ha raggiunto livelli rilevanti. Alcuni costruttori commercializzano serie limitate di FCEV che hanno la stessa funzionalità delle auto convenzionali con motore a combustione interna, gli ICEV Internal Combustion Engine Vehicle. Oggi circolano nel mondo alcune decine di migliaia di auto a idrogeno e sono in commercio tre modelli di FCEV, due giapponesi, Toyota Mirai e Honda Clarity, e una sudcoreana, Hyundai Nexo. La maggior parte degli altri costruttori, come Mercedes, Ford e General Motors, negli ultimi anni ha abbandonato i progetti di fabbricazione di FCEV e ha puntato sui BEV. Stessa cosa è stata per Volkswagen che però ha in programma di produrre nel 2023 un SUV a idrogeno tramite Audi. Il gruppo BMW ha iniziato la produzione in serie limitata del modello iX5 Hydrogen nell’impianto pilota del Centro di Ricerca e Innovazione di Monaco. Il primo SUV FCEV della BMW ha già completato un intenso programma di test in condizioni estreme durante la fase di sviluppo e é stato utilizzato come test per la mobilità locale a zero emissioni in regioni selezionate a partire dalla primavera 2023.

Il prezzo di acquisto di un FCEV di media gamma, circa 60.000 euro, è stata ancora molto al di sopra di quello di un equivalente ICEV ma è dello stesso ordine di grandezza di un equivalente BEV. Gli FCEV hanno un’autonomia di circa 500-600 km, non molto superiore a quella dei BEV più recenti, minore peso del veicolo e tempi di rifornimento di 3-5 minuti, dieci volte inferiori a quelli degli attuali BEV. Con la tecnologia d’oggi, a secondo delle prestazioni dell’auto, stile di guida e condizioni del percorso, tale autonomia richiede 4-6 kg di idrogeno liquido che è stoccato sugli FECV sotto forma compressa in serbatoi cilindrici a pressione[1]. Oltre a questi, sugli FCEV sono presenti le celle a combustibile e, come sopra ricordato, una batteria di accumulo intermedio dell’energia elettrica prodotta dalle celle a combustibile. Dimensioni e peso dell’insieme celle a combustibile, batteria e serbatoi di idrogeno dovranno essere sempre dello stesso ordine di grandezza di quelli delle batterie al litio ricaricabili di un equivalente BEV, e seguirne l’evoluzione nel tempo.

In sostanza, la competizione tra BEV e FCEV sarà una gara tra batterie ricaricabili e celle a combustibile con i relativi serbatoi d’idrogeno, tutti sempre più leggeri e potenti. In questo confronto, nei prossimi dieci anni saranno fondamentali le infrastrutture disponibili per il rifornimento dei due tipi di auto. Per i BEV, nonostante il vantaggio di potere essere ricaricate nel garage o cortile di casa, sarà indispensabile incrementare di molto il numero e la potenza delle stazioni e colonnine di ricarica elettrica presenti sul territorio per consentire ovunque cariche ultrarapide delle batterie. Il costo iniziale di questo massiccio incremento sarà molto rilevante poiché coinvolgerà l’espansione dalla rete elettrica nazionale. Per gli FCEV, i cui serbatoi saranno riempiti di idrogeno con la stessa modalità con cui oggi si carica benzina, le stazioni di rifornimento disporranno di serbatoi ad alta pressione di grandi dimensioni per lo stoccaggio dell’idrogeno liquido che saranno riforniti da camion allo scopo attrezzati. Inoltre, a differenza dei combustibili tradizionali l’idrogeno potrà essere prodotto anche direttamente alle stazioni di rifornimento mediante elettrolisi dell’acqua con risparmio di energia per il trasporto del gas e ulteriore riduzione dell’impatto ambientale. Questo contribuirà a superare la problematica di un efficiente trasporto e stoccaggio dell’idrogeno, prerequisito fondamentale per la diffusione della tecnologia degli FCEV. Da menzionare, infine, che le attività di installazione e manutenzione delle stazioni di rifornimento di idrogeno non necessitano strutture interrate per lo stoccaggio del carburante e pertanto le stazioni potranno essere costruite in modo più semplice, rapido e sicuro rispetto a quelle che erogano carburanti tradizionali.

In generale, negli anni Venti di questo secolo le stazioni di servizio consentiranno diverse possibilità di rifornimento: benzina, gasolio, metano, energia elettrica e idrogeno. Le pompe dei carburanti classici sono destinate a scomparire poco alla volta con l’esaurimento del parco degli ICEV, incentivato da leggi statali. In seguito, le future stazioni di servizio disporranno di sole infrastrutture per la carica elettrica e di idrogeno. È quasi certo che la competizione tra BEV e FCEV non avrà un vincitore e le due tipologie di auto saranno destinate a coesistere per decenni, come è oggi per le auto a benzina e diesel.

Per ultimo è da menzionare che secondo alcuni esperti del settore, gli FCEV sarebbero inefficienti rispetto ai BEV. È stato calcolato che per percorrere 100 km un BEV di media gamma avrebbe bisogno di 25 kWh di energia, includendo le dispersioni nella rete elettrica e il ciclo di fabbricazione e smaltimento della batteria, mentre un FCEV equivalente avrebbe bisogno di 50 kWh di energia, considerando l’elettrolisi dell’acqua, la compressione, il trasporto, lo stoccaggio e la riconversione dell’idrogeno in energia elettrica per alimentare le celle a combustibile. In parole semplici, gli FECV avrebbero il 50% di efficienza rispetto ai BEV e non ci sarebbe una ragione fisica per pensare che questo divario di efficienza possa riequilibrarsi in un futuro.

Per riassumere:

La tecnologia degli FCEV è ormai collaudata a livello mondiale (Europa, USA e Asia) mediante prototipi, piccole flottiglie e auto di prima serie in numero limitato. Con i BEV, gli FCEV rappresentano le uniche alternative a emissione zero nel settore della motorizzazione. In termini di equipaggiamenti, prestazioni e autonomia, gli FCEV sono comparabili agli ICEV e BEV. Per il rifornimento richiedono, come i BEV, una capillare infrastruttura, oggi praticamente inesistente. Infine, poiché gli FCEV sono ancora molto più costosi degli ICEV della stessa gamma, saranno necessari incentivi statali all’acquisto a similitudine di quelli già concessi ai BEV.

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[1] Un FCEV richiede un serbatoio di circa 100-150 litri per stoccare da 4 a 6 kg di idrogeno a una pressione di circa 700 atmosfere contro serbatoi da 50-60 litri presenti su un equivalente ICEV. Poiché un FCEV consuma 1 kg di idrogeno per percorrere 100 km, al prezzo medio dell’idrogeno di 10 euro/kg un pieno di 5 kg avrebbe un costo di 50 euro, circa il 20% inferiore a quello di un ICEV ma superiore di circa il 25% a quello di un BEV, entrambi con la stessa autonomia.