Prossima tappa l’auto all’idrogeno

macchina-idrogeno-conceptIntervista ai ricercatori della facoltà di Ingegneria di Bologna che si occupano di motori ecologici
Prossima tappa l’auto all’idrogeno
Intervista a Gian Marco Bianchi ed Enrico Corti
Bianchi: “L’applicazione dell’idrogeno su grandi numeri è prevedibile
intorno al 2015-2020”
Corti: “Su quale sia la tecnologia vincente ci sono ancora molti dubbi”

L’idrogeno è diventato una parola magica che ha diffuso l’idea di
risolvere due grossi problemi delle società tecnologicamente avanzate:
l’eccesso di consumi energetici e l’inquinamento ambientale. In realtà
le cose sono più complicate sia sul piano dell’applicazione, sia sul
piano politico. E ci si rende conto di quanto lavoro c’è ancora da fare se
si analizza il caso concreto dell’automobile all’idrogeno. In circolazione
esistono vari prototipi ma è ancora ferma la loro produzione su vasta
scala. Allo stesso tempo l’era del motore a scoppio è agli sgoccioli. Si
calcola che entro 10-15 anni il petrolio raggiungerà il massimo picco
produttivo, poi sarà progressivamente meno disponibile fino al suo
esaurimento. Inoltre: il carico ambientale generato dai combustibili
fossili sta per raggiungere livelli insostenibili.

Come si esce da questo rompicapo? C’è chi propone un riassetto
dell’ordine sociale ma al momento non ha i mezzi per attuarlo. Mentre
chi governa la società sta cercando di correre ai ripari senza
sconvolgere lo status quo. In questo senso si spiegano gli investimenti
dei governi di diversi Paesi su un nuovo propulsore basato sull’impiego
della Cella a Combustibile (Fuel Cell). Questa cella utilizza come
combustibile l’idrogeno che combinato con l’ossigeno produce energia
elettrica utilizzata da un motore che fa muovere un’automobile. In
prospettiva l’addio al motore a scoppio è inevitabile. Ma quali sono gli
ostacoli strutturali per la produzione di massa della vettura
all’idrogeno? Alcune chiavi di lettura ci sono fornite da Gian Marco
Bianchi ed Enrico Corti, ricercatori del Dipartimento di Ingegneria delle
Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia
(DIEM) della facoltà di Ingegneria di Bologna.

Avete scoperto qualcosa?

“Corti. Le aziende cominciano ad essere attente al tema idrogeno e la nostra
facoltà sta avviando alcuni contatti preliminari con imprese italiane. Penso che
al momento l’interesse sia soprattutto quello di creare dei modelli che si
basano sulla fisica dei vari componenti che costituiscono la Cella a
Combustibile per poterne prevedere il comportamento. Ciò serve a fini
progettuali e di controllo”.

Sembra un po’ poco rispetto alle aspettative e all’emergenza  ambientale…

Bianchi. “Il problema è che bisogna portare il motore a idrogeno agli stessi
livelli di un motore a combustione interna. D’altronde in natura non esistono
giacimenti di idrogeno. Per produrlo occorrono combustibili fossili, occorre
energia per rompere il legame che l’idrogeno ha con elementi quali l’ossigeno e
il carbonio…”.
Corti. “Una prima possibilità è quella di pensare a dei veicoli che vadano
direttamente a idrogeno. Ma l’idrogeno contenuto nei serbatoi della vettura è
conservato ad altissima pressione e a bassissima temperatura ponendo così dei
problemi di sicurezza. Problemi che vengono trasferiti sul costo della vettura.
Poi c’è la questione della distribuzione. Mi riferisco ai costi economici e politici
per la sostituzione della rete mondiale di distribuzione di benzina e gasolio con
un’analoga rete di distribuzione dell’idrogeno”.

State cercando di dire che l’automobile all’idrogeno è un sogno?

Bianchi. “No, ma bisogna essere realisti. Innanzitutto è necessario sfatare
l’idea che un veicolo elettrico con cella a combustibile non inquini in assoluto.
Le emissioni prodotte sono effettivamente quasi annullate se si ragiona in
termini locali e non totali. Ma come si dice in gergo va valutato l’impatto dal
pozzo alle ruote. Per produrre l’idrogeno ci sono dei costi ambientali in termini
di CO2, l’anidride carbonica responsabile dell’effetto serra. Faccio un esempio.
La Fiat 600 Elettra H2 che va a idrogeno emette 100 grammi di CO2 per Km.
La tradizionale 600 ne emette 150. Come vede il problema dell’inquinamento è
ridotto non risolto”.

Per produrre idrogeno in grande quantità è praticabile l’ipotesi di utilizzare fonti energetiche pulite?

Corti. “Il problema dell’energia solare o eolica è la dimensione. Se volessi
soddisfare il fabbisogno energetico dell’Italia con l’energia solare non mi
basterebbe coprire l’Europa di pannelli. La stessa cosa vale per l’energia eolica.
Inoltre questi sistemi hanno un costo superiore di dieci volte rispetto ad un
kilowatt-ora prodotto dal petrolio. Per il momento il bellissimo sogno di
produrre idrogeno tramite energia alternativa è possibile su piccola scala”.

A quando l’auto all’idrogeno per tutti?
“Bianchi. L’applicazione dell’idrogeno su grandi numeri è prevedibile intorno al
2015-2020. In questo momento il prototipo di una Fuel Cell su un motore da
150 cavalli verrebbe a costare sui 50.000 euro. E parliamo solo del motore. Poi
c’è il problema della durata: il prototipo migliore ha una vita di circa 50.000
chilometri mentre bisogna garantirne almeno 160.000. L’autonomia è ridotta a
100-200 Km. La più alta arriva a 400. Poi c’è il problema dell’alto costo
dell’idrogeno. E ancora: la Fuel Cell non è in grado di seguire la variazione di
carico nelle accelerate e ha bisogno dell’integrazione di una batteria ausiliaria
ad idruri metallici. Insomma, attualmente l’idrogeno può essere adottato su
piccole flotte, ad esempio di autobus a percorsi limitati. Diciamo che nell’ottica
di una riduzione dei consumi l’applicazione a breve termine delle celle a
combustibile riguarda l’alimentazione dei gruppi ausiliari della vettura come il
condizionatore, i vetri elettrici, le luci. Per una produzione di massa di veicoli
ad emissioni zero è necessario che la tecnologia faccia ulteriori passi in
avant””.
Corti. “Io non parlerei di motore a idrogeno perché ci sono molti modo diversi
di utilizzarlo e si deve ancora scegliere quale strada prendere. Per esempio: a
Monaco la BMW ha una piccola flotta di auto che usa il tradizionale motore a
combustione interna ma va a idrogeno. Un’altra grande categoria è quella delle
Fuel Cell con cui l’idrogeno alimenta un motore elettrico. Non solo: all’interno
del modello Fuel Cell non c’è nulla di definito. Su quale sia la tecnologia
vincente ci sono ancora molti dubbi. Consideriamo il combustibile: c’è chi vuole
utilizzare direttamente l’idrogeno a bordo, ed è la soluzione italiana, chi
combustibili tradizionali, e si risolverebbe così il problema della distribuzione e
altri come la Nissan che propongono l’uso del metanolo. Non dico che ogni
costruttore propone una soluzione diversa ma ci manca poco. Insomma, siamo
molto lontani da un veicolo a idrogeno già pronto”.

Patrizio Paolinelli, ABC, il Domani di Bologna, 4 giugno 2003.

Il governo ha stanziato per i prossimi tre anni oltre 100 milioni di euro per ricerca e impianti
Ne abbiamo tanto attorno ma è ancora difficile trattarlo

Anche in Italia si è iniziato a parlare con sempre maggior insistenza di idrogeno per uscire dalla dipendenza dal petrolio e per limitare l’inquinamento ambientale. Pur non essendo una fonte energetica primaria l’idrogeno è diffusissimo in natura anche se sempre legato ad altri elementi (l’ossigeno, con il quale forma l’acqua, o il carbonio, negli idrocarburi). Conosciuto da oltre duecento anni l’idrogeno è stato utilizzato come propellente per le missioni aerospaziali. L’idea di impiegarlo come vettore di energia può essere fatta risalire alla fine degli anni ’60 ed ha trovato una sua collocazione stabile con la costituzione dell’International Association for Hydrogen Energy nei primi anni ’70.

Oggi l’idrogeno è considerato un ottimo vettore energetico perché può avere numerose applicazioni e il suo impiego non comporta impatto ambientale o lo riduce al minimo. Se bruciato con ossigeno puro o utilizzato in celle a combustibile restituisce acqua. Inoltre, a parità di peso, la combustione dell’idrogeno rende oltre 3,5 volte il calore sviluppato dal petrolio. E’ possibile produrre idrogeno attraverso tre procedure: bio/termochimica (per l’estrazione di idrogeno dalle biomasse); elettrolisi (occorre elettricità per scindere la molecola dell’acqua); termolisi (occorre calore ad alta pressione per la scissione dell’acqua).

Molti analisti considerano la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili una soluzione ottimale per diversi motivi: perché rispetto alle risorse fossili le rinnovabili inquinano pochissimo; perché i costi di installazione e produzione sono destinati a diminuire grazie all’evoluzione tecnologica; perché l’industrializzazione dell’idrogeno permetterà di superare la discontinuità delle rinnovabili. Attualmente disponiamo delle soluzioni tecniche per completare la filiera dell’idrogeno: produzione, stoccaggio, distribuzione e utilizzazione. Tuttavia, tali soluzioni non sono ancora mature per la produzione di massa. Nel lungo termine si può prevedere un sistema basato sull’impiego di celle a combustibile sia per la generazione di energia elettrica che per l’autotrazione.

La produzione dell’idrogeno da fonti rinnovabili e fossili è sostenuta da progetti statunitensi e giapponesi di grande portata. L’Unione Europea è da anni all’avanguardia rispetto alle fonti rinnovabili e con il VI Programma Quadro incentiverà gli sforzi in tale direzione. In Italia, il Ministero dell’Università e della Ricerca ha stanziato per i prossimi tre anni oltre 100 milioni di euro destinati alla ricerca applicata e agli impianti.

Patrizio Paolinelli, ABC, periodico del quotidiano il Domani di Bologna, 4 giugno 2003.

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