La mobilità del futuro.

Il passaggio dalle fonti energetiche fossili a quelle rinnovabili è una delle sfide più difficili ed economicamente decisive che deve affrontare la società attuale. Alla luce del crescente fabbisogno energetico mondiale, dei mutamenti climatici e dell’incremento del costo dell’energia, si tratta di prendersi determinate responsabilità per creare le fondamenta solide per il futuro. I governi mondiali attraverso la “green economy” si stanno impegnando già da tempo per agire nell’interesse dell’ambiente favorendo un’economia sempre più ecosostenibile nell’ottica di tutelare le future generazioni.

La lotta alla riduzione delle emissioni di CO₂ sta vedendo impegnati anche tutti i costruttori automobilistici nella creazione di modelli ecologici dotati di motori ibridi o elettrici. Queste due tipologie di veicoli sono già presenti in commercio e si incontrano quasi quotidianamente sulle strade cittadine, ma la ricerca tecnologica non si ferma ed alcune case costruttrici si stanno impegnando concretamente per quella che potrebbe essere la vettura del futuro, l’auto a idrogeno.

Motore a idrogeno.

Quando si parla di auto a idrogeno si intende un veicolo che converte l’energia chimica di questo elemento in energia meccanica. L’idrogeno può bruciare in un motore a combustione interna, ed in questo caso si parla di auto a idrogeno HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle), oppure si può provocare una reazione con l’ossigeno in una pila a combustibile, producendo così elettricità. In questo caso di parla di auto a idrogeno FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle).

Quest’ultimo è il modello di motore a idrogeno sul quale si sono concentrati gli studi dei vari costruttori.

Il Fuel Cell è un dispositivo che converte l’energia chimica di un combustibile in energia elettrica e in calore senza utilizzare cicli termici. Le celle a combustibile alimentate a idrogeno (H2) consentono di produrre energia elettrica e acqua calda a partire da idrogeno e ossigeno.

Il processo che avviene al loro interno è esattamente contrario all’elettrolisi: quando si scinde l’acqua (H₂O) in H₂ ed O₂ è necessario fornire corrente, invertendo il processo si produce corrente e acqua.

Principio di funzionamento della Fuel Cell.

L’idrogeno è un gas in grado di essere ionizzato facilmente, perché la sua molecola è costituita da due atomi legati da un legame relativamente debole. Il comburente più usato è l’ossigeno, abbondante, disponibile gratuitamente in atmosfera e in grado di reagire con l’idrogeno dando un prodotto innocuo come l’acqua.

Sull’elettrodo positivo (anodo) della cella, saturo dell’ossigeno presente nell’aria, avviene la riduzione dell’ossigeno stesso mentre sul catodo avviene l’ossidazione dell’idrogeno. Come risultato della reazione, oltre all’energia elettrica e a una certa quantità di calore generatosi, si ha la produzione di acqua; i due elettrodi sono immersi nell’elettrolita, una soluzione concentrata di idrossido di potassio (KOH), e rivestiti da catalizzatori per aumentare la velocità delle reazioni elettrodiche.

Macchina a idrogeno.

Il principale vantaggio dell’auto a idrogeno è proprio quello di non produrre alcun gas serra dato che dallo scarico della vettura fuoriesce unicamente vapore acqueo assolutamente non inquinante.

Numerose case costruttrici, si sono cimentate nel realizzare auto a idrogeno anche se hanno poi preferito orientare le proprie risorse verso i veicoli elettrici, mentre altri, come la Toyota, hanno proseguito nello sviluppo di questa tecnologia sino a realizzare e commercializzare questa tipologia di veicoli.

La Toyota Mirai è, infatti, la prima macchina a idrogeno regolarmente in vendita presso i concessionari del marchio giapponese anche se non in tutti i Paesi. La Toyota a idrogeno, il cui nome tradotto significa “Futuro” si presenta con uno stile da manga, fatto di linee esagerate e squadrate, bocche dei radiatori di dimensioni generose ed una coda filante e decisamente lunga.

Questa vettura utilizza la tecnologia Fuel Cell System (TFCS) ed offre sia la tecnologia a celle a combustibile che quella tipica delle vetture ibride elettriche, e comprende componenti sviluppate dalla Toyota tra le quali la pila a celle a combustibile (FC), il convertitore boost FC ed i serbatoi per idrogeno ad alta pressione. Il Toyota Full Cell System ha un’efficienza energetica maggiore rispetto al motore a combustione interna e non emette anidride carbonica o sostanze potenzialmente pericolose durante l’uso.

A differenza di una vettura 100% elettrica, per il rifornimento della Miriai sono sufficienti dai 3 ai 5 minuti.

Auto a idrogeno in Italia.

Dalla metà del 2019 le auto a idrogeno sono acquistabili anche nel nostro paese grazie all’intervento del Governo che ha deciso di far rientrare l’idrogeno nel piano per le infrastrutture dei carburanti alternativi. Il Dafi, decreto legislativo di attuazione della direttiva 2014/94/UE, prevede 25 stazioni di rifornimento e la legge è stata modificata per consentire un impiego più efficiente dell’idrogeno.

Con la nuova normativa si è anche ampliata la pressione di stoccaggio dell’idrogeno, portata dai precedenti 350 bar a 700 bar.

L’intervento legislativo ha così consentito alla Toyota Mirai di diventare la prima auto a idrogeno in commercio in Italia anche se nel dicembre 2018 la prima auto a idrogeno giapponese era già stata immatricolata nel nostro territorio, per la precisione a Bolzano, complice anche la presenza di una stazione di rifornimento debitamente attrezzata per questo tipo di carburante.

La Toyota Mirai non è comunque l’unica auto a idrogeno in commercio a livello globale. La Hyundai, infatti, ha posto in vendita il suo SUV fuel cell, la Hyundai NEXO, con il quale viene garantita dalla casa coreana una percorrenza di quasi 670 Km ed una potenza complessiva di 163 cavalli.

Altra auto a idrogeno presente in commercio è la Honda Clarity Fuel Cell. La berlina giapponese presenta uno stile senza dubbio personale e forse non proprio adatto ai consumatori europei, ma grazie alla tecnologia ad idrogeno promette una percorrenza di 650 Km ed una velocità massima di 165 Km/h grazie ai 177 cavalli dell’innovativo propulsore.

Ad eccezione della Toyota Mirai, le altre auto a idrogeno indicate sopra non sono disponibili nel nostro Paese a causa della ancora scarsa presenza di stazioni di servizio dedicate a questo tipo di carburante alternativo.

Auto a idrogeno: prezzo

Uno dei tasti dolenti quando si parla di auto a idrogeno è senza dubbio il prezzo. La tecnologia utilizzata su questa tipologia di vetture, infatti, oltre ad essere ancora agli albori, incide notevolmente sul cartellino di acquisto.

Un veicolo ad idrogeno dovrebbe avere un prezzo di partenza superiore ai 70.000 euro.

 Auto a idrogeno: pro e contro

Nell’analizzare le peculiarità delle auto a idrogeno si devono valutare sia i vantaggi che, inevitabilmente, gli svantaggi connessi a questa tipologia di vetture.

Da un lato queste auto consentono di abbattere del 100% le emissioni nocive dato che dal tubo di scarico fuoriesce unicamente vapore acqueo. Inoltre, grazie all’energia elettrica proveniente dalle celle a combustibile, si possono ricaricare le batterie del motore elettrico in maniera più rapida rispetto ad una vettura totalmente elettrica. Infine, altro elemento da non sottovalutare è quello relativo al tempo necessario per effettuare un rifornimento che oscilla dai 3 ai 5 minuti.

Tra gli aspetti negativi delle auto a idrogeno si segnala, in primo luogo, il prezzo di acquisto, al momento non propriamente popolare, in secondo luogo la quasi totale assenza sul nostro territorio di stazioni di rifornimento dedicate, ed infine il peso notevole di queste vetture dovuto alle bombole dove immagazzinare l’idrogeno.

Auto a idrogeno: consumi

 Per quel che riguarda l’argomento consumi dell’auto a idrogeno, si può affermare come queste vetture in media consumino 1 Kg di carburante per percorrere 100 Km. Considerando un prezzo medio dell’idrogeno di 10 euro al Kg, si può ritenere che un pieno possa costare sui 50 euro, mentre la percorrenza media si può paragonare a quella di una vettura benzina.

Ci terrei a dire che la strada intrapresa, per ridurre le emissioni di gas serra in atmosfera, è senza dubbio quella giusta. Ma certamente prima di poter vedere il parco macchine mondiale, completamente sostituito da questo nuovo concetto di mobilità, credo che occorrerà aspettare ancora qualche altro annetto (se la leggiamo in positivo) o forse dovrei dire decennio (se la leggiamo in negativo), lascio comunque a voi libera scelta.