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Trasporti Futuro - Auto all'Idrogeno

 
MEZZI di TRASPORTO del FUTURO MEAN of  TRANSPORTS in  the FUTURE

IDROGENO:  considerazioni generali su un amico dell'ambiente
In questi ultimi tempi, anche in Italia, si è iniziato a parlare con maggior insistenza di idrogeno per usi energetici. L'idrogeno è considerato, giustamente, un ottimo vettore energetico poiché è ottenibile da svariate
fonti energetiche primarie, è flessibile nei confronti delle applicazioni ed il suo impiego non comporta impatto ambientale o lo riduce al minimo. Se bruciato con ossigeno puro o utilizzato in celle a combustibile dà acqua come unico prodotto. Solo se bruciato in aria, a causa della contemporanea presenza di ossigeno ed azoto, vengono generati anche ossidi di azoto. In uno scenario a lungo termine si può prevedere un sistema basato sull'impiego di celle a combustibile sia per la generazione distribuita di energia elettrica che per l'autotrazione e grandi centrali termoelettriche, in numero più limitato rispetto ad oggi, alimentate con idrogeno e ossigeno.
Il risultato sarebbe emissioni zero, o quasi: tra le applicazioni di largo impiego resterebbe fuori solo il trasporto aereo impossibilitato ad usare celle a combustibile e a portarsi dietro il peso dell'ossigeno puro.
Ma ci sarebbe solo produzione di ossidi di azoto, in quantità estremamente inferiore a quella attuale e, prevalentemente, a notevole altitudine. Ma questo è il futuro. Remoto.
A parte qualche sporadico uso energetico in tempi più lontani e l'impiego quale propellente nelle missioni aerospaziali, l'idrogeno non ha avuto, negli oltre duecento anni dalla sua scoperta, alcun impiego nel settore energetico. E pensare che la natura ne ha sempre fatto uso ed a vari livelli, a partire dai batteri (fotosintesi) per arrivare alle stelle (fusione nucleare).

L'idea di utilizzarlo come vettore di energia può essere fatta risalire alla fine degli anni '60 ed ha trovato una sua collocazione stabile con la costituzione dell'International Association for Hydrogen Energy nei primi anni '70.

Erano gli anni della crisi petrolifera e l'eccessiva dipendenza del settore energetico dal petrolio portava i paesi industrializzati a cercare delle valide alternative, ma le uniche fonti primarie che a in quegli anni potevano offrire sufficienti garanzie erano il carbone ed il nucleare. Due risorse non proprio flessibili in termini di impiego, soprattutto nei confronti del settore dei trasporti. All'idea di impiegare veicoli elettrici dotati di batterie di accumulatori, si affiancò quella di impiegare veicoli dotati di motore a combustione interna a idrogeno, accomunati a quelli elettrici dal problema dell'autonomia, ma certamente capaci di prestazioni più simili a quelle dei veicoli tradizionali.

L'idrogeno, prodotto da gassificazione del carbone o mediante termoscissione (con uso di energia nucleare come fonte primaria di energia), veniva così ad essere proposto come ponte tra le fonti primarie disponibili e gli usi energetici più comuni. Risale a quegli anni il progetto delle isole energetiche del Dott. Cesare Marchetti: atolli destinati ad ospitare centrali nucleari ed impianti di produzione di idrogeno da distribuire poi in utenze sparse per il mondo.

In questi 30 anni la ricerca relativa al sistema idrogeno ha prodotto, seppure in modo non continuativo, risultati molto interessanti ed incoraggianti ed è a questi risultati che si deve l'arrivo dell'idrogeno sulle pagine di quotidiani e riviste e nelle trasmissioni televisive a carattere scientifico ed ambientale: per quanto riguarda la produzione di idrogeno, diversi processi sono stati sviluppati e/o sono in via di sviluppo, differenziandosi tra loro sia per la fonte primaria di energia, sia per la fonte di idrogeno; nel campo dell'accumulo dell'idrogeno prodotto, numerosi sistemi sono stati ideati e sono allo studio in alternativa al gas compresso ed al liquido criogenico, sistemi questi ultimi caratterizzati da problemi di ingombro e, per certi versi, di sicurezza; anche nel settore dell'impiego dell'idrogeno si sono fatti passi avanti con notevole sviluppo soprattutto per quanto riguarda le celle a combustibile per autotrazione, ma anche sul fronte degli impianti "tradizionali", con studi su generatori diretti di vapore e turbine ad alta temperatura, dispositivi che consentono l'adozione di cicli termodinamici innovativi ad alto rendimento.
Questo però non deve indurre a credere che la conversione dal sistema energetico attuale a quello basato sull'idrogeno sia prossima. Prossimo è solo l'inizio di questa conversione. Per uno sviluppo su larga scala occorre prima risolvere l'aspetto più critico: l'infrastruttura distributiva.

A questo proposito vale la pena di sottolineare la difficoltà che incontra la diffusione del gas naturale in autotrazione. 
E pensare che, in questo, l'Italia è avanti rispetto agli altri paesi !
Proprio per questa criticità della distribuzione c'è chi pensa, almeno per le applicazioni veicolari, a passaggi intermedi prima di arrivare all'idrogeno: un esempio tra i più citati è il metanolo, un idrocarburo liquido con un elevato contenuto in idrogeno e "riformabile" a temperatura più bassa rispetto al metano, adatto quindi ad essere impiegato come fonte di idrogeno a bordo del veicolo.
Una tale soluzione, le cui problematiche non sono comunque da sottovalutare, consentirebbe anche di bypassare, almeno in parte, un secondo aspetto critico, cioè quello normativo. Come già sottolineato l'impiego dell'idrogeno nel settore energetico è un fatto nuovo e pertanto non esistono direttive che lo regolamentano e che stabiliscono criteri di sicurezza al di fuori dei pochi impieghi di nicchia esistenti. Confrontandolo con il gas naturale non si può dire che l'idrogeno sia più pericoloso, ma le caratteristiche di pericolosità sono differenti.
Se quindi si può affermare che la sua pericolosità sia accettabile, è altrettanto evidente che debbano essere sviluppate procedure ad hoc per il suo impiego. Su questo fronte il nostro Paese è indietro rispetto ad altri paesi industrializzati, tanto è vero che in passato nessuno dei progetti a cui hanno partecipato partners italiani ha mai visto una conclusione con fase operativa sul suolo nazionale.
Presto questa barriera sarà infranta dall'autobus realizzato da Irisbus, insieme ad altri partners, un autobus con idrogeno e celle a combustibile che opererà nella città di Torino. Questo però non significa che saranno state definite regole generali complete per l'impiego dell'idrogeno, ma solo che ci si sarà incamminati a farlo.
Proprio per questo motivo il Presidente del Forum Italiano dell'Idrogeno, Prof. Marco Carcassi, ha indicato come priorità l'organizzazione, entro l'anno, di un incontro dedicato all'aspetto normativo con la partecipazione delle industrie e degli enti italiani interessati al problema.
By Dott. Ing. Giuseppe Spazzafumo - Segretario del Forum Italiano dell'Idrogeno - Membro del Consiglio Direttivo dell'IAHE

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L'idrogeno come carburante delle automobili del prossimo futuro

Cominciamo subito col dire che non si tratta di una fonte d'energia bensì di un vettore energetico, esattamente come i cavi di rame che portano l'energia, già utilizzato come propellente per le navicelle spaziali. Sulla Terra l'idrogeno non è presente allo stato puro ma legato in composti come l'acqua e gli idrocarburi. Deve quindi essere prodotto tramite reforming o elettrolisi.

Quando saranno vendute le prime automobili a idrogeno? Nei prossimi cinque anni vedremo in circolazione le prime automobili ibride a idrogeno, è di questa idea l'economista statunitense Jeremy Rifkin intervistato da Repubblica il 7 febbraio 2005. Secondo l'economista, la concentrazione del petrolio in aree geopolitiche instabili, la sua futura scarsità e il crescente problema dello smog cittadino spingeranno ad accelerare l'introduzione dell'idrogeno come carburante "sostenibile". Le case automobilistiche hanno investito soprattutto sulla tecnologia fuel cell, speciali sistemi a celle di combustione da cui scaturisce l'energia elettrica per muovere i veicoli con motore elettrico. Fa eccezione soltanto la casa tedesca BMW che ha avviato la progettazione e la produzione delle automobili a combustione diretta di idrogeno, annunciando anche la commercializzazione in forma ibrida entro il 2007. General Motors prevede invece l'inizio della commercializzazione dei primi modelli a idrogeno a partire dal 2010.

Le automobili a idrogeno non inquinano. Da un punto di vista ambientale le automobili a idrogeno hanno il grande vantaggio di non avere emissioni inquinanti ma soltanto vapore acqueo. Saranno la soluzione definitiva ai problemi dello smog urbano e del conseguente impatto sulla salute dei cittadini. L'inquinamento delocalizzato nelle automobili viene concentrato nei centri di produzione dell'idrogeno, più facilmente controllabili rispetto alle automobili. Inoltre la produzione dell'idrogeno è sfasata temporalmente rispetto all'utilizzo, cioè, può essere fatta di notte quando l'energia costa meno e viene prodotta in modo meno inquinante.

Come sarà prodotto l'idrogeno ?
Oltre ai viaggi spaziali l'idrogeno ha trovato applicazione nella produzione dell'ammoniaca e del gas di città. Con molta probabilità questi settori industriali saranno quelli privilegiati ad ospitare la filera produttiva dell'idrogeno. Nel reforming l'idrogeno viene estratto dai combustibili fossili producendo però in forma concentrata le emissioni inquinanti evitate dallo scarico delle automobili. L'altra strada per produrre idrogeno è il processo di elettrolisi per scindere l'acqua in atomi di idrogeno e di ossigeno. Quest'ultimo processo produttivo non è inquinante ma richiede una grande quantità di energia per funzionare. In base alle indiscrezioni dei governi l'energia per l'elettrolisi potrebbe essere fornita dalle centrali nucleari e dalle energie rinnovabili in modo pulito. In entrambi i casi si evitano emissioni di gas serra in atmosfera.

La distribuzione delle stazioni di servizio a idrogeno. Un aspetto critico per la diffusione dell'idrogeno come carburante sarà l'adeguamento della rete distributiva. Fin quando non esisteranno stazioni di servizio a idrogeno sarà poco probabile che decolli il mercato delle automobili Hydrogen pure se in presenza di prodotti tecnologicamente competitivi. La creazione, o più realisticamente l'adeguamento, della rete potrebbe diventare un vincolo non indifferente per la diffusione della mobilità tramite idrogeno. Shell completerà la conversione delle stazioni di servizio alla distribuzione capillare dell'idrogeno tra il 2015 e il 2025. Questa osservazione rafforza l'idea che la futura filiera produttiva dell'idrogeno vedrà privilegiare soprattutto il settore petrolchimico da cui dipende l'attuale distribuzione delle stazioni di servizio.

In conclusione dovremo pertanto attendere pochi anni per guidare un'automobile a idrogeno. Per una completa sostituzione del parco circolante saranno necessari diversi decenni in cui vedremo circolare contemporaneamente automobili a idrogeno, gas GPL o metano, benzina, diesel e biodiesel.

VGP




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