Rubrica: The expert on the salmon
Titolo o argomento: Auto a idrogeno
La battaglia dell’automotive ecologico
Quello che molti non sanno
L’idrogeno, il più semplice dei carburanti esistenti al mondo (H2), sembra ormai pronto a sbarcare nel mondo dei mezzi di trasporto commerciali. Esistono due tipi di motore, attualmente in fase di sviluppo, utilizzanti l’idrogeno come combustibile:
La miscela benzina (o metano) + idrogeno semplicemente arricchisce il normale carburante per auto con una percentuale variabile di idrogeno, permettendo di diminuire le emissioni del veicolo (l’idrogeno non emette direttamente CO2) e allo stesso tempo tenere sotto controllo la combustione in camera di scoppio. La percentuale di idrogeno della miscela è limitata per via del basso rendimento dell’idrogeno puro in camera di combustione.
Per migliorare tale valore di rendimento, con il tempo si è passato dal motore tradizionale ad un motore elettrico. La famosa cella a combustibile, altro non è che un generatore elettrico alimentato direttamente a idrogeno ed aria, senza bisogno di combustione termica.
A livello pratico, l’efficienza termodinamica di una pila a combustibile si aggira attorno al 70%, questo significa che è possibile liberare solo il 70% dell’energia contenuta chimicamente nell’idrogeno, mentre il restante 30% viene irrimediabilmente persa.
Questa piccola introduzione ci porta al principale problema dell’idrogeno (ed in generale dell’elettricità) nel trasporto: l’idrogeno non è una fonte di energia. L’idrogeno a differenza della benzina è solo un vettore, ovvero un mezzo per trasportare energia da un posto a un altro. Infatti se finora il costo della benzina era determinato dall’estrazione del petrolio e dalla sua raffinazione, ora si calcolerà il costo dell’idrogeno esattamente come il costo dell’energia elettrica, ovvero in base al costo della fonte utilizzata per produrlo.
Lasciando da una parte la teoria sull’idrogeno e sui suoi vantaggi/svantaggi, vediamo come si stanno muovendo le principali case produttuttrici di automobili in questo contesto.
GM
A Torino è stato presentato HydroGen4, il primo veicolo elettrico a celle combustibili a idrogeno. La Regione Piemonte investirà circa 10 milioni di euro per la costruzione di distributori di idrogeno sull’autostrada Torino-Milano e per la produzione di vetture prova. E’ una buona notizia, e dimostra come solo il connubio pubblico-privato potrà contrastare la dipendenza del petrolio.
Mazda
La casa giapponese lotta controcorrente e concentra il lavoro dei propri ingegneri sulla Mazda RX-8 Hydrogen RE, rimodellando il tanto amato motore Wankel per funzionare a inizione diretta di idrogeno. La seconda generazione di questa vettura, già in vendita in Europa, è dotata di 109 CV (80 kW), ha 100 km di autonomia con l’idrogeno e 45 km con la benzina. L’idea è che il serbatoio di benzina sia di emergenza, come in tutti i motori bi-fuel.
Hyundai
Il gruppo Hyundai ha annunciato un investimento di più di 2,25 miliardi di euro destinato allo sviluppo delle auto ecologiche, confermando l’obiettivo di diventare entro il 2012 uno dei primi quattro costruttori di veicoli a basse emissioni al mondo. E’ una somma esorbitante, che al momento attuale ha già fruttato una concept, la i-Blue.
Toyota
Ha sviluppato un SUV a idrogeno (Highlander FCHV), che è stato testato su un percorso di oltre 400 miglia in condizioni reali. Come conclusione di questi test, la Toyota ha presentato un documento sulla reale possibilità di introduzione di un veicolo completamente alimentato ad idrogeno. Non dimentichiamo che la Toyota ha puntato moltissimo sull’ibrido, e sembra voler continuare su questo percorso, almeno fino a che le infrastrutture per l’elettrico/idrogeno non saranno completate.
BMW
Equipaggiata con il motore è il V12 di 6.0 litri della “760i”, depotenziato e portato a 260 CV e 390 Nm di coppia a 4300 giri, la “Hydrogen 7” dovrebbe raggiungere i 100 km/h con partenza da fermo in meno di 10 secondi e toccare i 230 km/h di velocità (limitata elettronicamente). La vettura ha due serbatoi: 74 litri di benzina e 8 chilogrammi di idrogeno (mantenuto liquido a una temperatura di -250°) che, secondo la Casa, garantiscono rispettivamente 500 e 200 chilometri di autonomia; quando uno rimane vuoto, il sistema passa automaticamente all’altro. Visto che viaggiando a idrogeno l’auto ha minime emissioni inquinanti, speriamo che presto il più grande diventi inutile.
Di seguito i principali punti aperti riguardo le due tecnologie, tanto per Toyota come per il resto dei costruttori:
Celle a combustibile
- Costi: alti, ma in linea con gli obiettivi per l’introduzione commerciale.
- Durabilità: in miglioramento, ancora insufficiente per l’uso abituale.
- Autonomia e partenza a freddo: Risolto.
- Infrastruttura: punto dolente, la redditività non è chiara, sussidi pubblici inizialmente necessari.
PHEV/BEV
Plug-in ibrido elettrico/Elettrico a batteria
- Costo Batterie: alto sulla base dei kW-hr. Riduzioni significative difficili con tecnologia a ioni di litio.
- Durabilità: non provata per il raggiungimento degli obiettivi di costo e dimensioni.
- Densità di potenza/energia: bassa. Miglioramenti limitati.
- Performance a basse temperature: bassa. Miglioramenti limitati.
- Ricarica: Residenziale (~50%) e poche stazioni pubbliche.
Prendendo in considerazione questo studio della Toyota (si può scaricare qui la presentazione) possiamo concludere che c’è ancora molta strada da percorrere prima che il petrolio venga definitivamente sostituito. Il principale problema restano le infrastrutture, c’è bisogno di molta sperimentazione, investimenti e di standard internazionali. Questo collo di bottiglia ritarderà senza dubbio l’introduzione dei veicoli elettrici/idrogeno nel trasporto di massa. Anche in questo caso sono gli interessi di potere/economici del pianeta a frenare il progresso tecnologico.
Articolo scritto da:
Ing. Gestionale Davide Mazzanti. Inviato dalle isole Canarie.
