Non solo elettrico: motori a idrogeno per un futuro sempre più green
L’obiettivo delle emissioni zero è fissato nel 2050 ed i motori a idrogeno potrebbero fornire un importante contributo: tutti i pregi e difetti
Nelle città italiane le colonnine per le ricariche elettriche dei veicoli stanno spuntando un po' dappertutto come funghi. È indubbiamente un ottimo segnale sulla strada della mobilità sostenibile. Certo, il cammino verso l’elettrificazione dei trasporti è ancora lungo, ma i primi passi in questa direzione fanno ben sperare. Tuttavia, parlando di ecosostenibilità nel settore dei trasporti, il pensiero corre immediatamente ai veicoli elettrici. In realtà esiste un’altra tecnologia, che se adeguatamente sviluppata ed implementata, potrebbe trasformarsi in una più che valida alternativa. Stiamo parlando ovviamente dei motori a idrogeno.
Che cosa sono i motori a idrogeno?
Prima di osservare le potenzialità dei motori a idrogeno, cerchiamo di comprendere che cosa sono realmente. In ambito tecnico vengono chiamati “Fuel Cell” che tradotto significa alimentazione a celle ad idrogeno. I veicoli dotati di questo sistema possono essere considerati a tutti gli effetti dei mezzi elettrici. Infatti, anche i veicoli ad idrogeno vengono alimentati da un motore elettrico. Allora, dov’è la differenza?
La differenza principale tra i motori a idrogeno e i più comuni e diffusi motori elettrici risiede nel fatto che i primi possono produrre autonomamente l’energia necessaria alla trazione. In questo modo i veicoli a idrogeno non avranno bisogno di attaccarsi ad una colonnina per recuperare l’energia elettrica necessaria al loro funzionamento. Faranno direttamente il pieno d’idrogeno nelle stazioni preposte.
Motori a idrogeno, come funzionano?
Cerchiamo però di comprendere il funzionamento dei motori ad idrogeno. Chi produce l’energia elettrica necessaria al funzionamento del veicolo? Le celle a combustibile di idrogeno. Se dovessimo usare una metafora potremmo paragonarle ad un’efficientissima “mini” centrale elettrica racchiusa all’interno dello stesso veicolo.
La produzione di energia elettrica avviene attraverso un processo – forse i più attenti durante le ore di chimica a scuola lo ricorderanno – di elettrolisi inversa. L’idrogeno, contenuto all’interno dei serbatoi, entrando in contatto con l’ossigeno presente nell’aria esterna, avvia una reazione chimica che porta alla produzione di energia, calore ed acqua. Quest’ultima verrà emessa dai terminali di scarico del veicolo sotto forma di vapore acqueo.
L’energia elettrica prodotta attraverso l’elettrolisi seguirà due direzioni. Da un lato si inietterà direttamente nel motore elettrico attivando i pistoni e la conseguente trazione. Dall’altro andrà a caricare una batteria che funziona da accumulatore intermedio e che verrà utilizzata successivamente sempre per la trazione.
Inoltre, i veicoli ad idrogeno, così come quelli elettrici, recuperano energia in frenata. I motori a idrogeno convertono l’energia cinetica dell’auto in corrente che andrà a ricaricare la batteria presente.
Motori a idrogeno: pregi e difetti
Da questa prima spiegazione l’alimentazione a celle d’idrogeno sembrerebbe un meccanismo perfetto. È veramente così? Come tutte le tecnologie in fase di lancio o affermazione esistono sempre dei pregi e dei difetti. Iniziamo dai punti a favore dei motori a idrogeno.
Primo argomento a sostegno della tecnologia a celle d’idrogeno è senza ombra di dubbio il bassissimo impatto ambientale. Come abbiamo visto qualche riga più su, i motori ad idrogeno emettono vapore acqueo dagli scarichi. C’è una piccola componente nociva rappresentata dagli oli motore, ma effettivamente le emissioni sono quasi a zero. Al tempo stesso i motori a idrogeno spiccano per la loro silenziosità.
Altro punto a loro favore è la velocità di ricarica. Mentre un classico veicolo elettrico impiega da mezz’ora ad un paio d’ore per rigenerare completamente la batteria, quelli ad idrogeno necessitano di tempi decisamente minori. Il rifornimento avviene attraverso idrogeno, quasi sempre allo stato liquido, che andrà a riempire il serbatoio: bastano cinque minuti per un’automobile e massimo una quarantina di minuti per un mezzo pesante. L’autonomia dei motori a idrogeno poi, è sensibilmente superiore a quella dei veicoli elettrici.
Veniamo però ora alle note dolenti partendo proprio dalla questione rifornimento. Le stazioni predisposte per l’idrogeno in Europa sono pochissime: in Italia, ad esempio, ne abbiamo appena sei. Alla scarsità delle infrastrutture si aggiunge il prezzo elevato del carburante. Un chilogrammo di idrogeno costa più di 10 euro e permette di percorrere circa 100 Km. Insomma, una cifra che a parità di costi e prestazioni non riesce ancora ad essere competitiva con gli altri carburanti in commercio.
Gli stessi veicoli ad idrogeno hanno prezzi che al momento potrebbero essere definiti fuori mercato. Questo accade in parte perché per la realizzazione delle celle ad idrogeno viene utilizzato un materiale preziosissimo come il platino. I costruttori stanno cercando di mettere a punto nuovi sistemi in cui l’utilizzo del platino sia limitato. Tutti questi fattori concorrono al momento ad un ruolo marginale dei motori a idrogeno sul mercato.
Il futuro dei motori a idrogeno: protagonisti nel trasporto pesante
Nonostante i deficit fin qui elencati, i costruttori di camion puntano forte sui motori a idrogeno per raggiungere le zero emissioni nel trasporto pesante. Tra le aziende una delle più attive è la Hyundai che alcuni mesi fa ha presentato la nuova generazione di truck ad idrogeno XClient Fuell Cell. È stato il primo camion ad idrogeno prodotto in serie. Dal punto di vista dell’ecosostenibilità ha offerto grandi risultati nelle prime sperimentazioni.
In Svizzera 46 unità sono state testate sulle lunghe percorrenze: i camion hanno macinato un totale di 750mila chilometri riducendo le emissioni rispetto ai motori diesel di ben 585 tonnellate di CO2. La casa giapponese punta ad introdurre nel mercato europeo circa 1.625 mezzi pesanti dotati di motori a idrogeno entro il 2025.
Gli altri produttori non sono restati certamente a guardare. Daimler e Volvo, i più grandi del mondo, si sono accordati per una joint-venture che porterà ad un nuovo prototipo di camion ad idrogeno per il prossimo anno. Sempre per il 2022, i due colossi del settore hanno promesso di inaugurare il più grande impianto di produzione di mezzi pesanti ad idrogeno in Europa. L’obiettivo è lo stesso messo nero su bianco dalla Commissione Europea: arrivare entro il 2050 a quota zero emissioni di anidride carbonica.
Daimler e Volvo sono convinte che tra il 2027 e il 2030 i motori a idrogeno si affermeranno nel settore dei trasporti pesanti per prendere poi il volo ed imporsi come sistema di alimentazione principale. Per far sì che tutto questo si traduca in realtà sono necessarie almeno 300 stazioni di rifornimento ad idrogeno entro il 2025 ed almeno mille entro il 2030. Gli obiettivi di decarbonizzazione dei trasporti sono particolarmente ambiziosi ed i motori ad idrogeno potrebbero dare una spinta importante al loro raggiungimento.
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