Il sostituto della benzina? Un elemento più ecologico ed economico!

E se fosse l’idrogeno? Il mercato dell’elettrico arretra, e sembra stia traballando la data limite del 2035 per la commerciabilità di auto e furgoni con motore termico. Ed ecco che si parla di questo gas.

Due sono gli possibili utilizzi con l’idrogeno. Da una parte può essere utilizzato per alimentare comuni motori a scoppio (ai quali andrebbero apportate alcune modifiche per evitare processi di corrosione) dall’altra potrebbe essere il “carburante” delle celle a combustibile, delle batterie che producono corrente elettrica con una reazione chimica incentrata proprio sull’idrogeno. Quindi si potrebbero avere dei veicoli elettrici funzionanti con celle a combustibile piuttosto che con pesanti batterie. 

Indice:

• I lati critici nell'utilizzo dell'idrogeno
• Le Case giapponesi che lavorano sull'idrogeno
• Quanti soldi sta investendo l'Europa nel'idrogeno
• I tipi di idrogeno: quello migliore è il verde, ma è difficile da reperire
• I dubbi e gli studi sull'idrogeno

I lati critici nell'utilizzo dell'idrogeno

Nel primo caso il motore termico alimentato da idrogeno è totalmente CO2 free nelle emissioni di scarico, ma emette ossidi di azoto; e non mancano ridotte percentuali di altri inquinanti, dovute alle minime quantità di lubrificante combusto. Ha inoltre un rendimento abbastanza basso, e richiede speciali serbatoi, perché l’idrogeno deve essere stoccato ad almeno 200-250 bar; e ci sono già serbatoi omologati per i 700 bar, ovviamente voluminosi e pesanti. Anche costosi.
Nel secondo caso, le Fuel Cell, invece, emettono unicamente vapore acqueo, e hanno un’efficienza sicuramente maggiore; si parla dell’80% in più. Ma, certo, si guida un motore elettrico, non un termico che romba e ha le marce.

In entrambi i casi, non stiamo parlando di tecnologie lontane dall'avvenire. La Kawasaki sta mostrando il prototipo della Ninja H2 HySE, una Sport Touring spinta da un motore termico alimentato a idrogeno. E la BMW oltre 20 anni fa aveva già delle vetture spinte da propulsori di questo tipo.

Se invece parliamo di Fuel Cell, l’Aprilia nel 2000 realizzò lo scooter SR Fc, e sono molti gli studi e i prototipi funzionanti. Nelle auto oggi ce ne sono tre in commercio: la Toyota Mirai, la Honda Clarity e la Hyundai Nexo.
Tutte fuel cell.
Sono molti di più gli autobus funzionanti con tale tecnologia in uso nei trasporti urbani; in Italia ce ne sono a Bolzano e a Venezia. Due soli i distributori attivi in Italia, uno a Bolzano e l’altro a Mestre. Ma dovrebbero arrivarne altri 36, grazie agli oltre 103 milioni messi a disposizione dal Pnrr. All’estero ce ne sono decisamente di più: 42 in Francia, 93 in Germania, 13 in Svizzera. E ben 163 in Giappone.

Le Case giapponesi che lavorano sull'idrogeno

Nel 2023 Honda, Kawasaki, Suzuki e Yamaha hanno fondato l’Associazione HySE (Hydrogen Small mobility & Engine technology). Fra i problemi tecnici da affrontare ci sono l’elevata velocità  di propagazione del fronte di fiamma e l’ampiezza dell’area di accensione, peculiari di questo gas.
Con loro ci sono anche Kawasaki Heavy Industries, il ramo d’azienda che costruisce navi e treni, e che ha già un grande know-how sull’idrogeno. E la Toyota.

YAMAHA E TOYOTA, INSIEME PER UN NUOVO MOTORE A IDROGENO

L’Europa punta sull’idrogeno: i soldi investiti in 33 progetti

Il 15 febbraio scorso la Commissione Europea ha annunciato di aver approvato il Progetto IPCEI, in base al quale sette stati membri (Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo e Slovacchia) metteranno a disposizione fino a 6,9 miliardi di euro, che a loro volta ne sbloccheranno altri 5,4 di investimenti privati.
Il tutto sarà destinato a 33 progetti che andranno dalla creazione di nuovi elettrolizzatori a quella di condotte per il trasporto nel nostro Continente del gas; e poi centri di stoccaggio e terminali di movimentazione.

I tipi di idrogeno: quello migliore è il verde, ma è difficile da reperire

L’idrogeno in natura è assai difficile trovarlo libero. Lo si trova piuttosto legato ad altri elementi. Qualche esempio? Con l’ossigeno forma l’acqua (H2O), con il carbonio il metano (CH4), con l’azoto l’ammoniaca (NH3). Ne esistono anche pochi giacimenti: l’unico in uso nel mondo al momento è nel Mali. Ma ne è appena stato trovato uno nella regione francese della Lorena.

Il metodo più utilizzato per ricavare idrogeno è l’elettrolisi dell’acqua: si usa l’elettricità per dare calore e scindere l’acqua in molecole di ossigeno e di idrogeno, O2 e H2. Però è un processo fortemente energivoro: consuma più energia di quanta se ne possa riavere indietro dall’idrogeno che si ricava. E ci sono delle emissioni collaterali di CO2, che si generano con la produzione dell’energia elettrica necessaria per il processo. Insomma, non è un processo pulito.

Si parla allora di idrogeno marrone se per ricavarlo si utilizza carbone, e di idrogeno grigio se invece si utilizzano gas naturali. Poi c’è quello blu, analogo al grigio, dal quale si differenzia perché in fase di produzione una quota della CO2 prodotta viene catturata. Ci sarebbero anche il viola, quello prodotto utilizzando energia nucleare, e il bianco, quello che si trova già libero in natura.

La scelta migliore, però, quella alla quale si sta puntando, sarebbe l’idrogeno verde, ricavato utilizzando al 100% fonti d’energia rinnovabili e senza alcuna emissione di CO2. Però a oggi costa molto caro. Abbiamo trovato delle quotazioni medie: per 1 kg di idrogeno verde ci si aggira fra i 4 e i 6 euro, contro i 2 euro del blu e gli 1,5 euro del grigio. Al distributore di Mestre il prezzo oscilla fra i 10 e i 15 euro al kg ad esempio. E un calcolo approssimato per un’automobile indica la necessità di rifornirsi con 6 kg (fra i 60 e i 90 euro) per una percorrenza di circa 600 km.

A oggi però, purtroppo, circa il 95% dell’idrogeno utilizzato nel mondo è di tipo marrone o grigio.

I dubbi sull'idrogeno

L’Associazione ReCommon ha commissionato uno studio a Leonardo Setti, ricercatore della facoltà di Chimica dell’Università di Bologna, e a Sofia Sandri, del Centro per le Comunità Solari, uno spin-off ancora dell’Ateneo di Bologna. Proviamo a sintetizzare i loro dubbi.

Per produrre 1 kg di idrogeno servono 50 kWh di energia elettrica. L’Italia ha un piano per raggiungere 5 GW di elettrolisi. Per produrre 10 MW però, che equivalgono a un cinquantesimo di GW, servirebbero 11mila ettari di terreno devoluto a parco eolico, o 862 ettari di fotovoltaico. In pratica servirebbero 55mila ettari di parco eolico, equivalente alle province di Modena e Reggio Emilia messe assieme!

E problemi ci sarebbero anche con l’acqua. Per produrre 1 kg di idrogeno si consumano 9 litri d’acqua. Per le 700 mila tonnellate di idrogeno che sono l’obiettivo programmatico italiano, servono 6,3 milioni di metri cubi d’acqua, vale a dire lo 0,3% del consumo europeo. A queste condizioni l’acqua diverrebbe una materia prima nel processo di ricavo dell’idrogeno, e subirebbe effetti speculativi sui prezzi e sulla disponibilità. Senza considerare che siamo in un’epoca nella quale sono frequenti i periodi fortemente siccitosi.

Gli studi fatti sull'idrogeno

Sono comunque moltissimi gli studi in corso, che potrebbero rendere assai più efficienti i processi produttivi; ad esempio sfruttando le biomasse o l’acqua marina. Come quelli su trasporto e stoccaggio. Si segnalano tra l’altro a riguardo molte start-up e diversi atenei del nostro Paese.

Nella prossima puntata vi presenteremo due ricercatori italiani che si stanno occupando proprio delle applicazioni possibili dell’idrogeno nella mobilità leggera, quella dei piccoli mezzi a due ruote!