Hydrogen fuel cell car, eco environment friendly, zero emission.

Auto a idrogeno al posto dell’elettrica a batteria?

di Bruno Lamborghini

L’auto a idrogeno ha una lunga storia. Si facevano sperimentazioni già nell’800, nel 1965 General Motors aveva prodotto sperimentalmente un automezzo Electrovan a idrogeno, peraltro troppo pesante (3 tonnellate).

A inizio 2000 Jeremy Rifkin ha pubblicato il libro “Economia dell’idrogeno” di grande successo, dando all’idrogeno il ruolo di maggiore innovazione economica in grado di cambiare il mondo verso l’energia pulita (Worldwide Energy Web) con la auspicata fine del potere dei produttori di petrolio.

Questa visione ha prodotto entusiasmi, illusioni e delusioni, previsioni avveniristiche, poi smentite dai fatti. Quanto immaginato da Rifkin non si è avverato e le aspettative per il grande ruolo innovativo dell’idrogeno si sono ridotte, in specie quando è partito lo sviluppo industriale delle auto elettriche.

Negli anni recenti tuttavia è iniziata una progettazione di auto a idrogeno, soprattutto da parte di Toyota, con la Toyota Mirai (già in circolazione a 70.000 Euro) ed anche da parte di Hyunday e Honda. Ma è soprattutto Toyota che, oltre ad un deciso impegno nelle auto elettriche a batteria, si sta proponendo una leadership mondiale nelle auto con motore fuel cell ad idrogeno con i successivi progetti Mirai. Si prevede che Toyota potrà commercializzare una vasta gamma di auto a idrogeno già nel 2025. Molto diverso appare per ora l’interesse di altri produttori di auto, orientati quasi esclusivamente alle auto elettriche a batteria.

Si può comunque notare che, in parallelo con il grande impegno per lo sviluppo delle auto elettriche a batteria, si è risvegliato un generale interesse per le auto a idrogeno e si stanno facendo confronti su vantaggi e svantaggi tra elettriche a batteria e auto a idrogeno. A fronte di centinaia di migliaia di elettriche e ibride circolanti nel mondo, le auto a idrogeno nel 2018 raggiungono appena 11.200 unità, secondo IEA.

Le previsioni al 2030 permangono molto contenute e incerte sulla effettiva diffusione di auto con motore a idrogeno, mentre si aprono precise prospettive sull’utilizzo di energia basata su idrogeno per l’industria siderurgica e chimica, per il trasporto aereo e marittimo e per i trasporti pubblici (in Gran Bretagna sono in fase di testing treni a idrogeno, Airbus sta lavorando per motori aerei a idrogeno, così pure sono in sviluppo autobus e automezzi pesanti a idrogeno).

Si pensa che le auto elettriche a batteria potranno rappresentare una tappa intermedia verso la diffusione di auto elettriche alimentate da idrogeno. In più, si prevedono importanti innovazioni tecnologiche nella produzione dell’idrogeno e nel suo impiego, come ha ricordato Vincenzo Rampolla (L’auto a idrogeno dove era finita ?).  circa lo sviluppo di Powerpaste, tubetti di pasta di magnesio che integrano idrogeno e sono in grado di sostituire le attuali bombole, favorendo anche nuove applicazioni.

Il più forte limite alla diffusione di auto a idrogeno è rappresentato dalla scarsissima diffusione di stazioni di rifornimento (in Europa ve ne sarebbero ora solo 180, in Italia 6; peraltro l’ENI sta operando per la riconversione delle stazioni di rifornimento), mentre un significativo vantaggio sarebbe la velocità di rifornimento dell’idrogeno rispetto alla attuale velocità delle ricariche elettriche.

Certamente, l’idrogeno come l’elettrico a batteria riduce a zero le emissioni di Co2, ma il problema per entrambi sta a monte e riguarda la produzione di energia elettrica, che è a emissioni zero se prodotta con energie rinnovabili e invece, come ora ed anche forse per anni, non lo è, essendo prodotta principalmente con combustibili fossili.

L’idrogeno viene prodotto in alcuni casi operando su combustibili fossili e dando luogo al cosiddetto idrogeno nero o grigio od anche con miglioramenti l’idrogeno blu, mentre normalmente esso viene prodotto per elettrolisi e prende il nome di  idrogeno verde (è veramente verde se l’energia elettrica necessaria è prodotta da energie rinnovabili). La produzione di idrogeno richiede comunque grandi investimenti ed elevato consumo di energia anche per la elevata compressione necessaria per le bombole (la compressione è in alternativa alla liquefazione a – 253 gradi, di fatto di impossibile utilizzo). Tra i materiali utilizzati per i serbatoi vi è il platino, molto costoso.

La produzione di energia motrice avviene in forma termica e quindi utilizzabile come nei motori a combustibile oppure via fuel cell come energia elettrica utilizzabile con motori elettrici come nell’auto elettrica; in tutti i casi non viene emesso gas, ma acqua. Si discute se la produzione di energia elettrica via fuel cell  ha minore efficienza energetica complessiva  e se non si ha troppa dispersione di energia), rispetto all’energia richiesta dal sistema battery electric. Le auto che utilizzano idrogeno via fuel cell producendo ed utilizzando energia elettrica possono essere classificate come auto elettriche non battery electric.

Si allarga quindi il confronto tra fuel cell e battery electric e conseguentemente questo può determinare il futuro delle auto a idrogeno rispetto alle auto elettriche a batteria.  Secondo BMW l’efficienza energetica dell’idrogeno è la metà del modello battery electric. Volkswagen punta sulle auto elettriche a batteria e ibride e non sembra investire nell’idrogeno almeno a breve. Diversa sembra la posizione di Bosch sui vantaggi dell’idrogeno in quanto utilizza batterie piccole, vantaggi nello stoccaggio e neutralità sulla variazione climatica.

I rischi di scoppio dei serbatoi di idrogeno appaiono limitati data la loro robustezza e la possibilità di rapida evaporazione dell’idrogeno in caso di fuoruscita. Resta comunque il peso rilevante e l’occupazione di spazi interni per i serbatoi nelle auto, problemi che si pensa potranno essere risolti Un pieno di 10 kilogrammi consente lunghi percorsi ed ha un costo che si prevede non differirà da un analogo impiego di benzina.

Per l’auto battery electric ho già espresso in un precedente articolo (Quale futuro per l’auto elettrica ?) i problemi e le perplessità determinati dalle batterie sia in termini di produzione che di materiali impiegati, determinando così un possibile vantaggio per le auto a idrogeno. 

Da quanto precedentemente indicato ne viene peraltro che l’utilizzo diffuso dell’idrogeno per le auto non è previsto a breve, mentre potrà avvenire nel medio termine (entro il 2030?), anche grazie agli effetti dello sviluppo prevedibile in applicazioni di altri settori, dall’industria al trasporto pesante e aereo, con impatto su ricerca, nuovi sviluppi tecnologici e riduzione costi di investimento e operativi.

Gli investimenti industriali attualmente sono rivolti quasi totalmente verso l’auto elettrica a batterie, sia in Europa che in Cina (come si è detto, Toyota invece è l’unico che investe sia nell’idrogeno nell’elettrico a batteria, producendo anche batterie), ma prevedibilmente saranno orientati anche verso l’idrogeno accelerando la diffusione di auto elettriche, sia a batteria o a idrogeno. Tenuto conto che i maggiori investimenti innovativi avvengono in Cina per le batterie e auto elettriche battery ed in Giappone da parte di Toyota per elettrico e per idrogeno, si tratta di capire quale sarà il ruolo dei produttori europei e americani rispetto al ruolo crescente dei produttori asiatici.

Resta aperto infine l’obiettivo ecologico di emissioni zero sia da parte dei motori a idrogeno  che dei motori elettrici a batteria, in relazione a quanto avverrà  a monte nella produzione di energia elettrica  tramite  fonti rinnovabili senza emissione di gas serra oppure se rimarranno prevalenti i carburanti fossili per i quali comunque sono in atto miglioramenti in specie con un chiaro orientamento verso l’utilizzo di gas naturale a basse emissioni e con possibilità di netta riduzione delle emissioni.