Auto a idrogeno, tutto quello che c’è da sapere sulle Fuel Cell

L’auto a idrogeno con celle a combustibile è un’auto in cui a muovere le ruote provvede un propulsore elettrico, al pari di tutti i modelli a batteria che sono nati negli ultimi tempi.

C’è, però, una sostanziale differenza: l’energia necessaria per alimentare il motore elettrico non arriva dal solito accumulatore al litio, ma da una sorta di pila elettrochimica, la cella a combustibile. 

AUTO A IDROGENO, LO SCENARIO FUTURO

In un futuro, più o meno lontano, le auto saranno mosse esclusivamente da motori elettrici: su questo tutti d’accordo. Le divergenze riguardano l’alimentazione di questi propulsori: con batterie, ovviamente, ma non solo. 

Esiste, infatti, un altro modo, molto meno noto, di immagazzinare l’energia a bordo: l’idrogeno. Da solo, però, il gas non basta. Ci vuole anche una pila a combustibile. Questo dispositivo, ideato nel lontano 1839 da William Robert Grove, utilizza appunto l’idrogeno per produrre corrente elettrica e quindi è adatto a essere installato sulle auto elettriche. 

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IL RIFORNIMENTO DELLE AUTO A IDROGENO

“L’idrogeno può garantire percorrenze analoghe a quelle dei carburanti tradizionali, con ingombri comparabili. Ogni 100 chilometri ne basta un kg e il serbatoio arriva a contenerne 6-7 kg – spiega Alberto Dossi, presidente di Sapio e H2IT. Inoltre, l’idrogeno si contraddistingue per le zero emissioni di inquinanti e CO2. Grazie ad una reazione elettrochimica, quando si combina con l’ossigeno produce elettricità. L’unica emissione è acqua. L’energia elettrica prodotta alimenta il motore elettrico dell’auto. Se, poi, l’idrogeno viene prodotto utilizzando energia rinnovabile, l’intero processo è completamente privo di emissioni di CO2 e inquinanti nocivi per la salute”. 

Oggi l’idrogeno viene comunemente ottenuto dal metano con un processo chimico detto reforming (in questo caso la compatibilità ambientale non è ottimale). Diverso è il caso in cui l’idrogeno è ricavato dall’elettrolisi dell’acqua, utilizzando l’energia elettrica prodotta con fonti rinnovabili (eolico o solare). 

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AUTO A IDROGENO E AUTO ELETTRICA, IL CONFRONTO

Oltre a garantire lunghe percorrenze, superando le difficoltà delle auto elettriche sulle grandi distanze, l’auto a idrogeno consente di fare il pieno in pochi minuti. Niente attese infinite per la ricarica dalla colonnina o, peggio ancora, dalla presa domestica. 

Tra gli altri vantaggi certificati dell’auto a idrogeno, c’è poi la resa energetica. In un serbatoio pesante 125 kg e con 260 litri di capacità è possibile immagazzinare 6 kg di idrogeno compresso a 700 bar, in grado di fornire circa 200 kWh di energia e assicurare circa 600 km di autonomia. Per stoccare metà di quest’energia in batterie agli ioni di litio, occorrono 830 kg di peso e 670 litri di volume, come indica il Quadro strategico nazionale sui combustibili alternativi.

Senza dimenticare che un serbatoio a idrogeno non si deteriora con il numero di cariche e scariche o con l’esposizione a temperature estreme.

IDROGENO, UN VETTORE ENERGETICO

Il vero problema delle auto a idrogeno è ricavare e distribuire questo gas (inclusi i punti di rifornimento). Anche se si tratta dell’elemento più diffuso in natura (disponibile quindi in abbondanza), l’idrogeno è sempre legato a qualche altra sostanza, a cominciare dall’ossigeno con cui forma l’acqua. Per questo si parla di vettore energetico e non di fonte di energia, perché per staccare l’idrogeno dagli altri elementi chimici bisogna proprio spendere energia.

Nell’intero ciclo di vita di una vettura a idrogeno, le emissioni di CO2 sono paragonabili a quelle di un’auto elettrica convenzionale. Dove a pesare è l’impatto ambientale della produzione e dello smaltimento degli accumulatori.

“La sperimentazione dell’alimentazione a idrogeno è stata molto lunga, anche sul fronte dei materiali, ma adesso è conclusa”, afferma Dossi, che aggiunge: “Questa tecnologia è arrivata per ultima, anche per questo stenta a prendere piede. Servono incentivi per avere risultati immediati. Basta guardare fuori dall’Italia, dove l’idrogeno funziona. In Francia, per esempio, ci sono 60 stazioni di rifornimento”. In Giappone, poi, si superano i 90 impianti. Il Paese del Sol Levante sta puntando più di tutti su questa tecnologia: non possedendo grandi risorse naturali, vede nell’idrogeno (una risorsa presente in forma inesauribile in natura) una buona soluzione.

I VARI MODELLI DI AUTO A IDROGENO

Negli ultimi tempi, l’attenzione delle Case verso questa tecnologia è aumentata, di pari passo con l’incremento dell’offerta di auto a batteria, tanto che ci sono pure alcuni modelli di serie: Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo e Mercedes GLC F-Cell.

Anche se le auto elettriche pure sono le sostitute più accreditate delle vetture convenzionali, da più parti si sollevano perplessità sulla sostenibilità di un futuro fatto esclusivamente da questo tipo di veicoli.

Potrebbero esserci anche problemi di approvvigionamento di materiali strategici per realizzare gli accumulatori (come il litio, il cobalto e la grafite). Meglio, quindi, lavorare anche a un’alternativa: la cella a combustibile. 

L’idrogeno è più efficiente sulle vetture grandi, spesso utilizzate sui lunghi percorsi e pertanto necessariamente dotate di batteria di grossa taglia, che incidono abbastanza sul prezzo di acquisto. Al crescere dell’autonomia, infatti, il costo degli accumulatori sale, mentre quello delle bombole di fibra di carbonio per immagazzinare l’idrogeno ad alta pressione (700 bar) varia poco.

Non è detto, quindi, che l’auto elettrica debba essere per forza a batteria. La corrente necessaria per alimentare il motore si può anche ricavare dall’idrogeno, grazie a una pila a combustibile. 

COME FUNZIONA L’AUTO A IDROGENO

Le auto a idrogeno sono dotate di tecnologia Fuel Cell. Il che significa che dispongono di celle a combustibile, all’interno delle quali avviene un processo chimico inverso a quello dell’elettrolisi: combinando l’idrogeno stoccato in apposite bombole con l’ossigeno dell’aria, si produce energia elettrica, poi utilizzata per ricaricare le batterie che alimentano il motore elettrico (ultimo elemento della catena, che trasmette a sua volta il moto alle ruote). 

Il movimento, quindi, viene attivato con lo stesso principio delle auto elettriche comuni. Il vapore acqueo è il prodotto di scarto.

AUTO A IDROGENO, LA NORMATIVA

Anche in Italia si potrà fare rifornimento di idrogeno a una pressione di 700 bar. Cade dunque il limite di erogare idrogeno a 350 bar, valore non idoneo alle caratteristiche tecniche delle auto oggi presenti sul mercato.

La normativa, inoltre, rappresenta un passo in avanti per la realizzazione della rete di stazioni di rifornimento d’idrogeno nel Belpaese.

LA STORIA DELLE AUTO A IDROGENO

Il debutto pratico della cella a combustibile risale agli inizi degli anni Sessanta, ma i costi proibitivi e le prestazioni limitate fecero propendere per lo stop allo sviluppo. Negli anni Novanta ci riprovò la Mercedes, prima con due veicoli commerciali e poi con la Necar 3, nel 1997 (il veicolo, però, aveva a bordo anche una specie di piccola raffineria per ottenere l’idrogeno partendo dal metanolo).

Negli anni successivi la ricerca su questa tecnologia non si è mai interrotta e sono stati realizzati vari prototipi, come per esempio l’Audi A7 h-tron quattro, fino ad arrivare ai vari modelli di oggi. 

I DISTRIBUTORI DI IDROGENO

Il ministero dell’Interno ha approvato un decreto che contiene le norme tecniche indispensabili per la realizzazione dei distributori di idrogeno.

https://vimeo.com/347263783

Attualmente in Italia, ce n’è solo uno disponibile al pubblico, a Bolzano (a Milano e Sanremo, invece, sono riservati alla municipalità), ma nei prossimi anni, in teoria, è previsto un aumento vertiginoso delle stazioni di rifornimento per le auto a idrogeno. Se ne dovrebbero inaugurare centinaia, sulla carta.

“Entro il 31 dicembre 2025, sarà realizzato un numero adeguato di punti di rifornimento per l’idrogeno, accessibili al pubblico, da sviluppare gradualmente, tenendo conto della domanda attuale e del suo sviluppo a breve termine, per consentire la circolazione di veicoli a motore alimentati a idrogeno, compresi i veicoli che utilizzano celle a combustibile”, stabilisce la legge. Se ne prevedono 20 entro il prossimo anno, 197 fra sei anni.

“Ancora oggi non si può aprire soltanto un distributore pubblico di idrogeno, ma prima bisogna fornire tutti gli altri carburanti e avere pure le colonnine”, evidenzia Dossi. L’auspicio è quello di una burocrazia più flessibile. Così, magari, tra qualche anno vedremo in giro qualche auto a idrogeno.