Il punto della situazione
Si discute molto sull’effettiva eco-sostenibilità dei veicoli alimentati a trazione puramente elettrica, non tanto riguardo le emissioni durante la sua marcia su strade aperte al traffico, che come sappiamo è pari a zero, quanto durante il suo ciclo produttivo così come nell’intero ciclo di vita.
In sintesi, i limiti difficilmente superabili di questo tipo di mobilità sono la produzione di batterie legata a Paesi extraeuropei quasi esclusivamente occidentali e quindi il trasporto dall’occidente all’Europa e nel resto del mondo.
Inoltre, se pensiamo di avere una grande diffusione di EV dobbiamo rivedere tutte le infrastrutture dalla produzione di energia all’utilizzo per la ricarica.
In Italia e nel mondo produciamo basse quantità di energia elettrica da fonti rinnovabili, quindi quello che risparmiamo di Co2 in emissione pura del veicolo viene immesso nell’aria dalla maggiore produzione di energia elettrica, che è legata principalmente a centrali alimentate da combustibili fossili.
Ultimo problema da non trascurare, ma non in ordine di importanza, è lo smaltimento di suddette celle EV alla fine del loro ciclo vitale.
Come verranno stoccate e smaltite in futuro le batterie esauste per evitare un impatto ambientale?
Due persone su tutte hanno analizzato queste e altre problematiche relative alle auto puramente elettriche, mettendone in discussione l’impiego:
- Akyo Toyoda, CEO di Toyota, primo produttore di veicoli al mondo;
- Franz Fehrenbach, amministratore di Bosch Automotive.
Sarebbe più semplice prevedere la diffusione di EV nell’ambito prettamente cittadino, ma per veicoli che hanno bisogno di fare tanti chilometri al giorno risulta un vincolo non facilmente superabile.
Pertanto, la soluzione sembra essere già tecnicamente disponibile: alimentare i veicoli con carburante alternativo, cioè l’idrogeno con il sistema FUEL CELL.
Vediamo nel dettaglio il suo principio di funzionamento: un veicolo alimentato ad idrogeno è sostanzialmente un veicolo elettrico che però non viene alimentato da batterie agli ioni di litio, bensì da pile di combustibile (da quì deriva il nome fuel cell) e da un serbatoio di idrogeno.
Il funzionamento di una cella a combustibile si basa su una reazione elettrochimica in cui le molecole del combustibile si separano in ioni positivi e negativi. Questi ultimi transitano in un circuito in modo da creare una corrente elettrica.
L’idrogeno è particolarmente adatto a questo scopo, poiché il legame tra i suoi atomi è relativamente debole.
Per far si che avvenga questa reazione elettrochimica è necessario l’ossigeno che viene prelevato dalla parte frontale del veicolo tramite delle prese d’aria.
La corrente prodotta dalla correlazione tra idrogeno e ossigeno va poi ad alimentare un motore elettrico di trazione.
I prodotti di scarto sono il calore e semplicemente l’acqua.
Infatti, combinando chimicamente idrogeno (H2) e ossigeno (O) si ottiene acqua (H2O), che viene rilasciata tramite il tubo di scarico.
Il grande vantaggio di questo processo è che si può ottenere elettricità dalla combinazione di idrogeno e ossigeno, senza alcun tipo di processo di combustione.
Quindi questi veicoli, chiamati anche FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) non fanno altro che produrre energia elettrica per trasformarla in energia meccanica.
Tutto avviene, come detto in precedenza, facendo reagire l’idrogeno che è presente nei serbatoi ad alta pressione con l’ossigeno.
Questo processo avviene nella pila di combustibile.
Una volta prodotta energia elettrica questa viene immagazzinata nelle batterie, che sono molto più piccole delle EV tradizionali.
Un motore elettrico poi trasmette energia meccanica alle ruote.
Così facendo l’auto è il generatore di se stessa.
Questi gli aspetti positivi:
- i serbatoi di ultima generazione garantiscono una percorrenza chilometrica di almeno 500/600 km con un pieno;
- è possibile riqualificare gli attuali distributori, che potrebbero essere in grado di stivare o addirittura produrre idrogeno da trazione;
- è possibile alimentare veicoli a idrogeno che in alcuni casi sarebbe impossibile far circolare in EV puro, perché avrebbero bisogno di grandi batterie (sono un esempio gli autobus per il trasporto pubblico e i mezzi di trasporto pesanti di vario tipo).
Con questo sistema ci sarebbe un’evoluzione concreta di tutto il settore automotive, senza avere problemi di produzione di altra energia dalle centrali.
Anche i serbatoi hanno avuto una considerevole evoluzione nel corso degli anni per una questione di sicurezza, visto che l’idrogeno vi è immagazzinato a 700 bar.
La casa automobilistica che investe da più tempo risorse ed energie verso questo settore è la Toyota, costruendo anche serbatoi di nuova concezione chiamati COPV (composite overwrapped pressure vessel). La loro resistenza è data da una struttura in fibra di carbonio su cui è stato posato uno strato in fibra di vetro. Qualora il veicolo dovesse essere coinvolto in un sinistro, gli eventuali danni arrecati al serbatoio sarebbero visibili sullo strato più esterno, che quindi ha il compito di accertarne l’integrità. L’intero serbatoio è poi rivestito con del materiale polimerico per sigillarlo.
Nessun veicolo o sistema di alimentazione è sicuro al 100%, ma con la ricerca e lo sviluppo si cerca di avvicinarsi il più possibile alla perfezione.
Sin da ragazzino affascinato di ogni cosa che fosse in grado di muoversi in uno spazio,amo in particolar modo le auto in ogni loro lato dalla meccanica al design. Sono un Ispettore Tecnico della revisione ministeriale e mi interesso di collaudo e dinamica del veicolo,collaboro e scrivo articoli per giornali locali. Tutto nella vita è altrove e ci si arriva in auto.
Buonasera,
nell’ articolo purtroppo non viene citata l’ energia necessaria per la trasformazione/compressione/stoccaggio dell’ idrogeno, processi molto dispendiosi.
Per comparare meglio le due tecnologie BEV (elettrico a batteria) / FCEV (idrogeno), non ritiene necessario tenere conto anche degli “sprechi” che crea a monte l’ idrogeno?
Naturalmente nessuno delle due tecnologie ha un’ efficenza energetica vicina al 100%, ma in questo caso sarebbe decisamente a favore dei veicoli a batteria.
In poche parole, a parità di dispendio di energia, si riesce a ricoprire quasi il doppio della distanza con un veicolo a batteria, il che dal mio punto di vista, anche in ottica di eco-sostenibilità, rende l’ idrogeno poco interessante e competitivo al momento per le autovetture.
Nell’articolo viene spiegato il principio di funzionamento di un veicolo dotato di Fuel Cell,naturalmente c’è da considerare come dice Lei l’energia dispersa.Questo è un sistema non sviluppato in toto ma stanno nascendo sempre nuovi studi al riguardo. Secondo una mia considerazione personale vedo l’impiego di questa tecnologia più propensa ad essere usata dai mezzi di trasporto pesanti,perchè durante il loro percorso hanno un chilometraggio molto più alto da compiere e lo stoccaggio dei serbatoi potrebbe essere studiato nel telaio a longheroni dove avrà più spazio che su un’automobile. Riguardo ai processi dispendiosi per produrre idrogeno e agli sprechi purtroppo questa tecnologia è ancora in fase di studio,si è trovata una possibile soluzione,il passo successivo sarà renderla praticabile e alla portata di tutti. Tecnicamente parlando la produzione di idrogeno richiede elevate quantità di energia per realizzare il processo di elettrolisi dell’acqua, indispensabile per scindere l’idrogeno e l’ossigeno e trasformarli in gas. Fortunatamente, le moderne tecnologie e lo sviluppo delle fonti rinnovabili stanno rendendo sempre più sostenibile la produzione di idrogeno, di fatto abbassando l’energia necessaria per realizzare un Kg di idrogeno da 45 kWh di qualche anno fa agli attuali 18,5 kWh.
Una EV la vedo più consona ad un utilizzo cittadino,ma lì avremo difficoltà con le infrastrutture. Immagini Milano centro piena zeppa di colonnine per le auto che circolano.
Ci sono molti dubbi sulla mobilità di domani,abbiamo la necessità di evolvere e modificare queste idee di per sè funzionanti azzerando il più possibile le zone grigie. Vedremo.
Tutto bello, tutto vero ma sarebbe necessario anche considerare da dove viene l’idrogeno che vorremmo utilizzare.
Se di produzione elettrolitica con rendimenti attorno al 35-40% (70% elettrolisi e 50-60% fuel cell) dovremmo più che raddoppiare la produzione di corrente elettrica, probabilmente da fonte fossile.
Se di produzione da fonte fossile (come attualmente il 98% dell’idrogeno prodotto) non faremo altro che incrementare la produzione di CO2 con rendimenti minori rispetto all’uso diretto delle fonti fossili.
L’unico sistema razionale di produzione dell’idrogeno è lo sfruttamento della corrente elettrica in surplus (di notte) delle centrali nucleari che però in Italia non abbiamo.
Purtroppo non esistono soluzioni facili e molto spesso quelle che a prima vista sembrano l’alba di una nuova era nascondono insidie e manipolazioni.
Come ben sappiamo ad ogni azione ne corrisponde una uguale o contraria. Ogni condizione che utilizziamo come carburante da autotrazione ha i suoi vantaggi e svantaggi,questa tecnologia è si funzionante ma è allo stato embrionale,va sviluppata ed affinata per adattarsi alle diverse esigenze di tutti ma anche per ottimizzare il prodotto per un utilizzo quotidiano. L’esperienza e la tecnologia faranno il resto. Per quanto riguarda la produzione di energia elettrica nei distributori di idrogeno potremmo avvalerci dell’energia solare (è un mio pensiero personale) Da una mia attenta analisi ho visto che l’energia erogata dal sole è molte volte superiore al nostro fabbisogno mondiale giornaliero https://www.worldometers.info/it/ (vai alla sezione energia) si potrebbe sfruttare l’energia solare con dei pannelli sulle coperture delle stazioni di rifornimento. Prendiamo l’esempio della Germania,producono l’E GAS (metano) partendo dall’eolico. Naturalmente anche quì avremo delle controindicazioni,come smaltiremo i pannelli solari in futuro? Verrano riciclati per altri scopi? Abbiamo bisogno di risposte concrete che solo la ricerca saprà darci.