Perché le auto a idrogeno sono il vero affare

Conosci la procedura. Entri nella stazione, riempi il serbatoio e guardi il ticchettio dell’orologio. Ogni volta che lo fai, stai prosciugando una risorsa limitata. I combustibili fossili non sono altro che vita preistorica compressa. L’offerta si sta riducendo. Il prezzo è dettato da una manciata di nazioni. E per un paese come gli Stati Uniti, dipendere dal petrolio straniero è un problema di sicurezza nazionale che non sembra mai essere risolto. Facciamo affidamento su questo combustibile sporco da secoli. Sta per finire.

La soluzione potrebbe fluttuare proprio sopra le nostre teste. Letteralmente.

Il paradosso dell’idrogeno

L’universo è composto principalmente da idrogeno. Circa il 75% di tutto ciò che esiste là fuori è H. Ma qui sulla Terra? Non tanto roba pura. Il gas idrogeno esiste come molecole di H2. Sono così leggeri che se non li intrappoli sfuggono alla gravità terrestre e fluttuano nello spazio. Ecco perché raramente si vede in giro idrogeno puro. Di solito è legato ad altri elementi. L’acqua è quella grande. H2O. Idrogeno più ossigeno.

Ottenere idrogeno puro da quella miscela richiede lavoro. Esistono diversi metodi. Il modo più comune in questo momento è estrarlo dal gas naturale. Puoi anche dividere le molecole d’acqua usando l’elettrolisi. I ricercatori stanno anche cercando di produrlo biologicamente da alghe o batteri specifici. Parte di questa è una procedura standard. Una parte è ancora in laboratorio.

L’economia dell’idrogeno

Nel 1970, il chimico John Bockris coniò il termine economia dell’idrogeno. L’idea era semplice. Un futuro in cui ogni veicolo funziona a idrogeno. Non è più un sogno campestre. Abbiamo la tecnologia.

Il componente chiave è la cella a combustibile. Genera elettricità utilizzando l’idrogeno. Nessuna combustione. Solo chimica.

Le case automobilistiche costruiscono concept car da anni. Pensa alla Volkswagen Tiguan HyMotion. Oppure il SUV a celle a combustibile Chevrolet Equinox. Questi non sono solo progetti. Puoi effettivamente acquistare un modello di produzione in California. La Honda FCX Clarity è già in viaggio.

Niente più inquinamento?

La promessa è pulita. L’unica emissione di un veicolo a celle a combustibile è il vapore acqueo. Questo è tutto. Nessun monossido di carbonio. Nessun ossido di azoto. Solo aria umida.

Ma ci sono ostacoli. Da dove viene l’idrogeno? Se lo produci dal gas naturale, stai ancora utilizzando combustibili fossili. Hai appena spostato l’inquinamento dal tubo di scappamento alla centrale elettrica. È davvero meglio? La risposta dipende dalla griglia. Se l’elettricità per l’elettrolisi proviene dal carbone, non fai altro che spostare il problema. Se si tratta di energia eolica o solare, l’equazione cambia completamente.

Poi c’è lo stoccaggio. L’idrogeno ha una bassa densità di energia in volume. Hai bisogno di serbatoi ad alta pressione. Oppure il raffreddamento criogenico. Ciò aggiunge peso. Complessità. Costo.

Le infrastrutture sono un altro muro di mattoni. Non ci sono quasi stazioni pubbliche di idrogeno rispetto alle pompe di benzina. Fino a quando non ci sarà una rete, la Honda FCX Clarity sarà una bella novità per i primi ad adottarla negli stati soleggiati. Non è ancora una soluzione per il mercato di massa.

L’idrogeno può sostituire la benzina? SÌ. Dovrebbe? Forse. La tecnologia funziona. La fisica è valida. La politica è disordinata. L’economia è dura. Stiamo aspettando che il prezzo scenda e che i serbatoi diventino più grandi. Fino ad allora, puoi continuare a pompare benzina. Oppure puoi guidare in California e guardare l’acqua gocciolare dal paraurti.

Le celle a combustibile non si limitano a ridurre l’inquinamento. Lo eliminano. Nello specifico, le emissioni di carbonio. Quando si genera elettricità in una cella a combustibile a idrogeno, gli unici output sono calore e acqua. Acqua pura. Se tutti i veicoli in circolazione passassero a questa tecnologia, lo spesso smog che soffoca molte città degli Stati Uniti svanirebbe in gran parte. La maggior parte di quella foschia visibile proviene dagli scarichi dei veicoli. L’Environmental Protection Agency rileva che la metà degli americani vive in aree in cui i livelli di inquinamento hanno un impatto negativo sulla salute umana. Ridurre lo smog non è solo questione di belle vedute. Riguarda la salute.

I motori a combustione interna sono sporchi. Bruciano combustibili a base di carbonio. I sottoprodotti includono anidride carbonica, acqua e fuliggine. Quelle minuscole particelle di materia non semplicemente scompaiono. Quando gli esseri umani li respirano, i risultati possono essere gravi. Asma. Cancro ai polmoni. Altre malattie respiratorie. Poi c’è l’anidride carbonica. La maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che l’aumento della CO2 atmosferica contribuisce al riscaldamento globale. Il potenziale di cambiamenti climatici dannosi in tutto il pianeta è reale.

Transizione verso fonti energetiche pulite

La conversione dai motori a combustione interna a fonti non inquinanti come l’idrogeno è fondamentale per il 21° secolo. Dobbiamo ridurre questi problemi. Ma la realtà dell’attuale flotta è cruda. Oggi circolano sulle strade più di 130 milioni di veicoli a benzina. Le auto a celle a combustibile non faranno una differenza sufficiente nel prossimo futuro per spostare l’ago della bilancia verso miglioramenti ambientali. La barriera non è solo ideologica. È economia.

Le prime auto a celle a combustibile costeranno probabilmente almeno $ 100.000. Quel prezzo li rende fuori dalla portata del conducente ordinario. Non è possibile uscire dal cambiamento climatico con i soldi se l’auto costa quanto una casa. Le infrastrutture sono un altro tassello mancante. Abbiamo bisogno di impianti di produzione di idrogeno. Abbiamo bisogno di stazioni di rifornimento. Nessuno dei due esiste ancora su larga scala. Alcuni osservatori sostengono che i vantaggi ambientali a breve termine deriveranno da un mix di tecnologie. Auto a idrogeno. Veicoli elettrici a batteria. Altri combustibili alternativi. Un approccio ibrido alla rete.

Perché l’inquinamento atmosferico persiste

L’inquinamento atmosferico esistente non scomparirà presto. La cronologia è importante. La fuliggine si deposita nell’atmosfera in settimane o mesi. L’anidride carbonica rimane per un tempo notevolmente più lungo. Decenni. Anche se eliminassimo oggi tutte le fonti di emissioni di carbonio, ci vorrebbero comunque anni prima che i livelli di carbonio nell’atmosfera tornino alla normalità. L’inerzia del sistema climatico è pesante.

Le automobili sono solo una delle fonti di emissioni di carbonio. Sono significativi, ma non gli unici. Anche le centrali elettriche a carbone pompano carbonio nell’atmosfera. Per prevenire il riscaldamento globale dobbiamo ridurre anche queste emissioni. È una guerra su più fronti.

Efficienza dell’idrogeno rispetto alla benzina

L’efficienza è un altro grande vantaggio della cella a combustibile a idrogeno. Un motore a combustione interna è una bestia dispendiosa. Utilizza meno del 20% dell’energia chimica contenuta nella benzina. Il riposo? Perso come calore. Una cella a combustibile è notevolmente più efficiente. Utilizza circa il 60% dell’energia disponibile sotto forma di idrogeno. Questo è un divario enorme. Ottieni più miglia per unità di energia. Meno rifiuti.

Niente più dipendenza dal petrolio estero?

Importiamo più della metà del petrolio consumato dagli Stati Uniti. È un numero sconcertante. Due terzi del greggio importato finiscono direttamente nei serbatoi. I trasporti lo divorano. Poiché gran parte di questa catena di fornitura si trova all’estero, non controlliamo i prezzi. Non controlliamo le linee di rifornimento. Gran parte di questo carburante proviene dal Medio Oriente. Queste sono regioni soggette a instabilità politica.

Gli Stati Uniti hanno cercato di rompere questa abitudine sin dagli anni ’70. La strategia ha fallito. Le importazioni in realtà sono cresciute. Gli attentati dell’11 settembre 2001 hanno reso la dipendenza ancora più pericolosa. Non era più solo una questione di soldi. Si trattava di sicurezza.

Poi c’è il colpo economico. Quando i prezzi del petrolio aumentano, tutto diventa costoso. Qualsiasi prodotto che utilizza il petrolio per produrlo o trasportarlo costa di più. Benzina e diesel oscillavano tra i 4 e i 5 dollari al gallone nel 2008. È una cifra elevata. Trascina verso il basso l’intera economia.

L’idrogeno è più economico della benzina?

I conti sono complicati. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti stima che il costo delle celle a combustibile dell’attuale generazione sia di circa 225 dollari per kilowatt. Non è competitivo. I prezzi devono scendere a circa 30 dollari per kilowatt affinché l’idrogeno possa realmente sfidare la benzina come fonte di combustibile primaria.

“Il costo dell’idrogeno stesso, misurato su base miglio, potrebbe presto essere inferiore del 50% rispetto al costo attuale della benzina.”

Il Consiglio Nazionale delle Ricerche afferma che il costo del carburante potrebbe essere la metà di quello del gas. Questo vantaggio cresce con l’aumento dei prezzi del gas. Inoltre, l’idrogeno si converte in elettricità con alta efficienza. Questo è un grosso problema.

I veicoli a idrogeno possono eliminare la dipendenza dal petrolio?

Possono aiutare. Ma non aspettarti una soluzione rapida. Probabilmente ci vorranno decenni prima che un numero sufficiente di veicoli a idrogeno raggiungano le strade e possano intaccare le importazioni. Il cambiamento è lento. L’infrastruttura è scarsa. Ma a lungo termine, l’impatto potrebbe essere enorme.

Questi non sono solo concetti. Diversi veicoli a celle a combustibile (FCV) circolano già sulle strade pubbliche.

Chiarezza Honda FCX

Questo è l’unico FCV disponibile per la locazione a privati. E anche in questo caso, sei bloccato in alcune parti della California dove esistono stazioni di idrogeno. Il contratto di locazione è di $ 600 al mese. Il primo è andato a una famiglia californiana il 25 luglio 2008. È di nicchia. È costoso. Ma è reale.

SUV Chevrolet Equinox a celle a combustibile

Chevy ne costruì flotte. Hanno girato la California, New York e Washington, DC per mostrare la tecnologia. Non puoi comprarne uno. Non puoi noleggiarne uno. È un veicolo dimostrativo. Dimostra che la carrozzeria del SUV funziona con uno stack di celle a combustibile. Questo è tutto.

Volkswagen Tiguan HyMotion

VW non ha venduto neanche questo. L’HyMotion si è unito al National Hydrogen Road Tour. Ha guidato da Portland, nel Maine, fino a Los Angeles. È stata una prova di concetto. Nessuna concessionaria lo offre.

BMW Idrogeno 7

La BMW ha regalato questa vettura alle celebrità. Will Ferrell ne ottenne uno per primo. Altri seguirono. Non è per il grande pubblico. È una mossa di pubbliche relazioni. Periodi di utilizzo prolungati per le stelle. Mostra i lavori tecnologici. Ciò non significa che domani potrai ordinarne uno dalla Baviera.

L’economia dell’idrogeno è sostenibile?

La questione delle infrastrutture incombe. Senza stazioni, gli FCV rimangono negli showroom o nelle flotte di prova. L’economia sta cambiando, ma i costi dell’hardware rimangono elevati. Stiamo aspettando che il prezzo del kilowatt crolli. Stiamo aspettando che spuntino stazioni in periferia. È un gioco lungo. La dipendenza dal petrolio non sarà curata in un solo anno modello.

Il divario di sostenibilità nell’energia a idrogeno

Se vuole garantire agli Stati Uniti un futuro privo di inquinamento e dipendenza dal petrolio straniero, l’economia dell’idrogeno deve essere sostenibile. Deve cioè essere in grado di tenere il passo con l’incremento della crescita demografica, con l’incremento dell’uso di tecnologie ad alto consumo di energia, con i cambiamenti politici e con i cambiamenti nell’atteggiamento delle persone verso l’ambiente e verso il benessere delle generazioni future. È stato stimato che il fabbisogno energetico mondiale raddoppierà entro il 2050. È improbabile che le forniture di combustibili fossili in rapida diminuzione possano tenere il passo con questa domanda, quindi le nuove risorse energetiche saranno cruciali.

Uno dei principali ostacoli a un’economia sostenibile dell’idrogeno è che i metodi attualmente utilizzati per estrarre l’idrogeno da molecole più grandi si basano sull’elettricità – e che l’elettricità è generata in gran parte con metodi che creano inquinamento. Se l’estrazione dell’idrogeno viene eseguita utilizzando l’elettricità proveniente da una centrale elettrica a carbone, non importa che la cella a combustibile non inquini perché l’inquinamento si è verificato quando l’idrogeno è stato estratto. Se si vuole che l’idrogeno diventi una vera fonte di energia non inquinante, l’elettricità utilizzata per estrarlo dovrà essere prodotta con un metodo non inquinante come l’energia solare. Al momento questo di solito non è il caso, quindi un’economia dell’idrogeno veramente sostenibile richiederà cambiamenti sostanziali nella produzione di energia.

Anche lo stoccaggio è un problema. Il combustibile a idrogeno viene immagazzinato in forma liquida compressa e col tempo una parte di esso fuoriesce attraverso l’evaporazione. Se un’auto a idrogeno non viene utilizzata regolarmente, le perdite per evaporazione aumenteranno considerevolmente la spesa complessiva del carburante. E anche la compressione dell’idrogeno liquido fino a un volume che può essere trasportato in un’auto richiede una grande quantità di energia, e quell’energia potrebbe essere stata generata utilizzando metodi che causano inquinamento.

Alcuni esperti ritengono che i miglioramenti nella produzione e nello stoccaggio dell’idrogeno porteranno a un’economia dell’idrogeno sostenibile entro 15-30 anni. Tuttavia, l’idea di un’economia dell’idrogeno ha i suoi oppositori, molti dei quali credono che un’economia del genere non potrà mai essere sostenibile e che le nostre risorse verrebbero utilizzate meglio esplorando altre forme di produzione di energia. Potrebbero volerci anni prima che diventi chiaro se l’idrogeno è davvero il carburante del futuro.

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Altri ottimi collegamenti

• Fueleconomy.gov

-Celle a combustibile 2000

-Nova

• Chiarezza Honda FCX

• Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti

Fonti

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