Idrogeno, i pro e i contro di un carburante che sembra risolutivo

Sono serviti alcuni comunicati stampa e la notizia del primo incontro dell’Hydrogen Council a Davos per ridare slancio alla possibilità di una commercializzazione di automobili alimentate a idrogeno. Hyundai poi ha spinto in Italia per ottenere il via libera alla diffusione di una rete di infrastrutture più capillare. Vediamo quali sono i punti a favore e quali a sfavore della diffusione dell’idrogeno come carburante alternativo a diesel e benzina. 

Sembra risolvere ogni problema

A prima vista non esiste un metodo più pulito del tramutare acqua in idrogeno per poi alimentare il motore dell’auto, che emetterà dallo scarico solo vapore acqueo. Eppure alcuni elementi impediscono la diffusione su larga scala di questa tecnologia, seppure inseguita da decenni da molti costruttori come Honda, Toyota, BMW e appunto Hyundai. A cominciare dalla carenza di capacità energetica dell’idrogeno rispetto, ad esempio, alla benzina a temperatura ambiente:

1 litro di idrogeno (gassoso a temperatura ambiente) = 0,01079 MJ/L
1 litro di benzina (a temperatura ambiente) = 34.6 MJ/L

A parità di massa però la differenza cala di un terzo in quanto l’idrogeno ha un rendimento triplo rispetto alla benzina. Rimane comunque il fatto che la benzina è circa 1.000 volte più efficace rispetto all’idrogeno, portando perciò ad avere bisogno di un serbatoio di quest’ultimo grosso mille volte in più rispetto a quello sulle auto attualmente in commercio. Il problema viene ridimensionato di molto se l’idrogeno viene compresso, il che porta però ad un innalzamento della temperatura del gas.

Perciò per costringere il gas in un serbatoio più piccolo di quello di un’autocisterna serve utilizzare materiali molto resistenti (e costosi) e al contempo raffreddarlo per rendere più stabile il gas. Non è un caso se i modelli utilizzati dalle aziende sono di grandi dimensioni (ix35 Fuel Cell o GLC F-Cell di Mercedes, in arrivo prossimamente), perché serve spazio per stivare idrogeno sufficiente a percorrenze credibili a confronto del carburante tradizionale. Per stoccare l’idrogeno è stato necessario arrivare (come nel caso della Honda Clarity) arrivare a pressioni di 700 bar nel serbatoio per garantire alla berlina di 4,91 metri una percorrenza massima omologata di quasi 600 Km.

Ti potrebbe interessare

Idrogeno: arriva il Decreto sulla diffusione in Italia

Per stoccare serve raffreddare

L’alternativa a serbatoi molto grandi è rendere l’idrogeno liquido e per fare ciò bisogna raffreddarlo fino a -253° centigradi e a tale temperatura mantenerlo per evitare che torni allo stato gassoso. Mantenere una temperatura simile obbliga a sfruttare energia che porta ad una riduzione dell’efficienza del sistema. Il fatto di dover combattere con la temperatura porta un problema importante. Quando l’auto rimane ferma a lungo e non mantiene i -253° l’idrogeno liquido comincia a vaporizzare e tornare allo stato gassoso, il che aumenta la pressione. Alcune valvole sono installate per permettere il deflusso del gas in eccesso ed evitare danni consistenti al veicolo, ma al contempo il gas svanisce svuotando il serbatoio dell’auto.

Come lo produciamo 

Pertanto il “costo" principale dell’idrogeno è quello dello stoccaggio e dell’ingombro che a bordo dell’auto leva spazio utile. Per fare un esempio il bagagliaio sulla ix35 Fuel Cell scende da 591 a 465 litri (perdendo quindi 126 litri di capacità) mentre la Clarity di cui parlavamo precedentemente garantisce 391 litri di capacità per un’auto lunga quanto una Mercedes Classe E, la quale ne offre 540. Inoltre estrarre idrogeno da fonti disponibili in natura (che non sia l’acqua) obbliga a trattare alcuni idrocarburi come metano, propano, butano e carbone obbligando a “spendere" energia e quindi ridurre l’efficienza complessiva, non tanto per il bilancio energetico che rimarrebbe positivo ma più che altro per l’inquinamento prodotto nel liberare l’idrogeno dalla materia prima. La risposta sarebbe quella di utilizzare fonti rinnovabili per permettere l’elettrolisi ma attualmente solo il 4% dell’idrogeno è prodotto con questo procedimento. Perché? Perché stoccare energia con l’idrogeno sfruttando i picchi energetici delle rinnovabili è difficile visto che i siti produttivi (pale eoliche, centrali idroelettriche) spesso sono piccoli e poco produttivi.

Se i vantaggi sono evidenti: produzione di vapore acqueo al posto di sostanze nocive generate da benzina e gasolio, gli svantaggi sono moltissimi e possono risolversi solo con la ricerca. Attualmente il mondo dell’auto si sta rivolgendo in maniera sempre più decisa verso l’elettrificazione tramite sistemi elettrici o ibridi ma la strada è ancora lunga per delineare un mercato che nei prossimi 10 anni cambierà radicalmente. D’altra parte è necessario che prima ancora della diffusione di stazioni di rifornimento di idrogeno o di colonnine di ricarica per le elettriche, si intraprenda una strada che porti alla creazione di tecnologie che tengano il passo con carburanti usati in modo massiccio da oltre un secolo.

Quanto costano le auto ad idrogeno

Come a dire: le auto si trasformeranno radicalmente, ad ora però manca una strada seguita da un numero consistente di industrie del settore o da istituzioni governative che permetta di iniziare l’evoluzione che ha portato (in decenni di lavoro) enormi miglioramenti nello sfruttamento dei carburanti fossili. Ovviamente negli anni si sono fatti progressi anche nel campo dello sfruttamento dell’idrogeno ma la strada è ancora lunga prima di arrivare a soluzioni davvero rivoluzionarie.

Finora le auto ad idrogeno sono molto costose e chiunque voglia acquistarne una deve spendere decine di migliaia di euro. Quasi sempre le auto a idrogeno non sono vendute a listino ma si devono ordinare con una trattativa riservata che porta a variazioni di prezzo. Comunque il costo di una singola vettura oscilla tra i 50 mila ed i 66 mila euro della Toyota Mirai. Quest’ultima è venduta come una qualsiasi auto in Inghilterra e Danimarca (in Europa) ma non nel resto del nostro continente.