Le ultime novità sui veicoli alimentati ad idrogeno

15 luglio 2009

I combustibili derivati dal petrolio (benzina, gasolio, GPL) sono inquinanti e legati ad una fonte fossile caratterizzata da notevoli criticità ambientali, economiche e strategiche. Il metano costituisce una prima risposta, se non altro a livello ambientale. La vera frontiera è invece la locomozione ad idrogeno (purchè prodotto con energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili). Il futuro è meno lontano di quello che sembra: in Italia, ad esempio, sono attivi gli avanzatissimi poli tecnico-scientifici dell’idrogeno in Puglia (H2U) e del Piemonte (HydroGen4).Vediamo cosa si muove oggi in questo settore, di fondamentale importanza per la mobilità sostenibile.

L’auto ad idrogeno “open source”

La società inglese Riversimple sta lavorando ad una rivoluzionaria macchina a due posti sospinta da celle ad idrogeno. L’obiettivo energetico è di raggiungere una efficienza di 127 km/litro, con emissioni di CO2 pari a 30 g/km (a fronte dei 150 immessi dalle auto più ecologiche in circolazione oggi nelle nostre città). Il progetto è di pubblico dominio con licenza open source e chiunque potrà contribuire con idee, lavoro, migliorie e coinvolgimento diretto. La macchina in fase di progettazione dalla Riversimple è una city car simile nelle forme ad una Smart, dal peso di 350 Kg con una velocità di punta di 80 km/h e una autonomia di 350-400 Km. I materiali saranno riciclabili al 100%. Le celle ad idrogeno avranno una potenza di 6kW e ciascuna ruota sarà sospinta da un motore elettrico indipendente. Al posto di una batteria classica la macchina farà uso dei nuovi ultracondensatori per immagazzinare l’energia necessaria per i controlli. Riverside inoltre sta anche esplorando un nuovo modello economico per lo sviluppo della macchina. Invece di venderle, Riversimple farà dei leasing ventennali con un costo finale “tutto incluso” comprensivo di carburante (pari a circa 230 euro al mese) . L’idea è interessante, visto che in tal modo il produttore potrebbe compensare l’altissimo costo iniziale con i risparmi garantiti dal bassissimo uso di carburante. Qui il video dimostrativo (da YouTube). Fonte: onegreentech.

In Norvegia è attiva l’autostrada per auto ad idrogeno: il progetto HyNor

In Norvegia è stata inaugurata la prima autostrada europea dedicata alle auto a idrogeno. L’obiettivo è quello di incentivare l’utilizzo dell’idrogeno al posto del carburante tradizionale, ed è per questo che anche numerose case automobilistiche già attive nel settore sono state coinvolte. Il tratto di autostrada misura circa 580 Km di autostrada (da Oslo e Stavanger), percorribili esclusivamente su auto alimentate ad idrogeno. Una delle problematiche principali riguardanti la diffusione di mezzi ad idrogeno è oggi rappresentata dalla necessità di dotare il territorio di una fitta rete di distribuzione. Ad occuparsene, per quanto riguarda HyNor, è stato il produttore locale StatoilHydro. L’idrogeno viene prodotto in modo rinnovabile (con energia idroelettrica, fotovoltaica e biogas) e il progetto, partito qualche anno fa per testare il funzionamento dei distributori in diverse condizioni atmosferiche si e’ recentemente esteso a Svezia e Danimarca. Iniziative simili sono in programma anche in Germania, Giappone e Stati Uniti. Fonti: onegreentech, ecowiki.

La ricerca della BMW

Specialisti di BMW, della HOERBIGER, del Politecnico di Graz e della HyCentA ottengono la massima efficienza a livello mondiale per un motore a combustione interna alimentato ad idrogeno destinato ad un’auto per il trasporto passeggeri. Il gruppo è riuscito a sviluppare un motore a idrogeno monovalente caratterizzato da una geometria tipica dei motori diesel e da una tecnologia con iniezione diretta progressiva di H2 ad alta pressione, raggiungendo le efficienze del 42 percento (come i migliori motori turbodiesel). Il sistema di combustione di recente sviluppo unisce i punti di forza dei concetti di accensione a scintilla e diesel, utilizzando al contempo le proprietà favorevoli di combustione dell’idrogeno per ottenere un’efficienza che, in parte, supera anche quella dei più avanzati motori turbodiesel. Nel fare ciò, gli ingegneri hanno basato il loro lavoro sul progetto congiunto EU HyICE. I vantaggi connessi sono rappresentati da un aumento della potenza specifica e da una riduzione dei consumi. Ulteriori aumenti di efficienza complessiva saranno possibili in futuro come risultato dello sfruttamento del calore. Fonte: mobilitasostenibile.it.

Le realizzazioni e le ricerche sull’idrogeno in Puglia

La Puglia è pronta per realizzare la prima rete in Italia di distributori di idrogeno per le auto, con ben sei impianti di distribuzione. Si tratterà dei primi distributori di idrogeno derivante da energia rinnovabile e non da metano. Attualmente esistono in Italia due impianti a idrogeno, uno a Colle Salvetti (in Toscana), e un altro a Fiumicino, vicino a Roma. Entrambi producono idrogeno dal metano. Il massimo dell’efficienza energetica si ottiene con motori elettrici dotati di fuel cell (cella combustibile), più del doppio rispetto ai normali motori. In una fase transitoria si può tuttavia anche pensare, con minore efficienza, all’uso dell’idrometano: una miscela di metano e idrogeno che consentirebbe di alimentare l’attuale parco circolante di auto a metano (circa 500 mila veicoli).

Sempre in Puglia, si studia la possibile applicazione dei carburanti innovativi nel trasporto delle merci. L’Interporto Regionale della Puglia sta seguendo un progetto di ricerca con cui intervenire nella fase del trasporto su tratte a breve/medio raggio, caratterizzate dall’utilizzo di mezzi su gomma alimentati con carburanti tradizionali. Il progetto prevede, tra l’altro, una comparazione economica/ecologica con gli impatti conseguenti all’eventuale adozione ed utilizzo di veicoli a carburanti alternativi ed ecologici (metano, elettrici, idro-metano, idrogeno). A tal fine l’utilizzo dei mezzi a carburanti innovativi si inquadra anche in iniziative di prossima attuazione da parte dell’Interporto Regionale della Puglia (Citylogistics). Sulla base dei risultati della valutazione, H2U (Università dell’Idrogeno) analizzerà le alternative tecnologiche disponibili o ulteriormente implementabili nell’ipotesi di realizzare nell’area interportuale una stazione di rifornimento multi-carburante (metano, elettrico, idro-metano, idrogeno) che, in particolare, preveda la produzione di idrogeno da fotovoltaico.

L’idrometano in Emilia-Romagna

Il progetto MHyBus, promosso da Regione Emilia-Romagna, Aster, Enea ed Atm di Ravenna, è finalizzato allo sviluppo ed omologazione di un prototipo di autobus alimentato con miscela idrometano. La sperimentazione è stata condotta su due autobus con strumentazioni e sensori per monitorare le emissioni inquinanti ed i consumi di combustibile. Sui mezzi sono state testate diverse formulazioni di miscela idrogeno-metano (5%, 10%, 15% e 20%). I risultati mostrano una riduzione delle emissioni significativamente superiore rispetto ai valori teorici, che varia dal 6,15% al 19,48% nelle diverse formulazioni della miscela. Una volta ottenuta l’omologazione, si provvederà a convertire parte della flotta di trasporto pubblico funzionante a metano in mezzi a miscela di idrometano (qui altri dettagli).

Il regolamento europeo sui veicoli a idrogeno

L’Unione Europea ha elaborato il regolamento relativo all’omologazione di veicoli a motore alimentati a idrogeno.

Pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale europea del 5 febbraio 2009, il regolamento ha la finalità di armonizzare le varie normative nazionali, di garantire il buon funzionamento del mercato comunitario e di tutelare l’ambiente. Esso fissa le norme per l’omologazione dei veicoli a motore la cui propulsione si fondi sull’idrogeno e le norme per l’omologazione e l’installazione dei componenti a contatto con l’idrogeno e degli impianti a idrogeno. Dispone obblighi e sanzioni per i costruttori, che gli Stati dovranno definire. Il regolamento dovrà essere applicato dagli Stati a partire dal 24 febbraio 2011: a partire da questa data le autorità nazionali non dovranno più rilasciare l’omologazione CE o l’omologazione nazionale né a nuovi tipi di veicoli per motivi connessi alla propulsione a idrogeno, né a nuovi tipi di componenti o di impianti a idrogeno, se non soddisfano i requisiti. Dal 24 febbraio 2012 le autorità nazionali dovranno cessare di ritenere validi i certificati d’idoneità e vietare l’immatricolazione, la vendita e l’entrata in servizio dei nuovi veicoli, componenti o impianti, se non soddisfano i nuovi requisiti. I costruttori dovranno dimostrare che i nuovi veicoli, i nuovi componenti e i nuovi impianti venduti, immatricolati o messi in servizio nell’Unione Europea, siano muniti di omologazione conforme al regolamento e dunque dotati dei requisiti richiesti. Saranno poi gli Stati a stabilire le sanzioni (“effettive, proporzionate e dissuasive”) in caso di violazione da parte dei costruttori e ad adottare i provvedimenti necessari per assicurare che tali disposizioni siano applicate.

Con tale regolamento l’Unione Europea cerca di stimolare i costruttori ed i governi nazionali a compiere sforzi ulteriori affinché un numero maggiore di veicoli a idrogeno sia immesso sul mercato, dal momento che “l’introduzione di veicoli a combustibili alternativi può migliorare sensibilmente la qualità dell’aria nelle città e, di conseguenza, anche lo stato della salute pubblica”.

I veicoli a idrogeno non emettono inquinanti a base di carbonio né gas a effetto serra. Però l’idrogeno è un vettore di energia e non una fonte energetica, dunque l’utilità dell’alimentazione a idrogeno, dal punto di vista climatico, dipende dalla fonte di provenienza dell’idrogeno. È proprio per questo che l’Ue ritiene che sia opportuno far in modo che l’idrogeno combustibile sia prodotto in modo sostenibile per quanto possibile da risorse energetiche rinnovabili, di modo che l’uso dell’idrogeno come combustibile nei veicoli a motore abbia effetti positivi sull’equilibrio ambientale complessivo.

È possibile utilizzare miscele di idrogeno come combustibile di transizione verso l’uso dell’idrogeno puro per facilitare l’introduzione di veicoli a motore alimentati a idrogeno negli Stati membri che dispongono di una buona infrastruttura di gas naturale (come nel caso italiano dell’idrometano). Per questo la Commissione riserva per sè la possibilità di mettere a punto requisiti per l’uso di miscele di idrogeno e di gas naturale/biometano, in particolare di un rapporto di mescolamento di idrogeno e gas che tenga conto della fattibilità tecnica e dei vantaggi ambientali.

Sempre sul fronte europeo, si segnala che nell’estate 2009 l’Unione Europea avvierà il secondo bando per la ricerca nell’idrogeno. Fra le principali aree di applicazione a cui dovranno puntare i progetti ci sono i bus a idrogeno e le eco-stazioni di ricarica (i progetti che potranno concorrere al finanziamento dovranno essere presentati entro il 15 ottobre 2009).

La ricerca sulle celle a combustibile

Le celle a combustibile (fuel cells) convertono l’idrogeno e l’ossigeno in energia elettrica e acqua, senza produrre inquinamento dell’aria, senza produzione di residui e di rumore. L’impiego tradizionale del platino nelle celle a combustibile (fuel cells), utilizzate sull’auto, implica un costo di circa 4.000 dollari (3.000 euro) per passeggero. Nuove ricerche hanno però dimostrato che le fuel cells costituite da nanotubi in carbonio contenenti azoto presentano migliori prestazioni rispetto a quelle contenenti platino:

maggiore attività elettro-catalitica;
maggiore stabilità a lungo termine;
maggiore tolleranza nei confronti dell’accumulo (dannoso) di monossido di carbonio (CO).

L’obiettivo è dunque quello di ridurre il prezzo di questa tecnologia allo scopo di competere con quelle sul mercato. Questa nuova tecnologia potrebbe giocare un ruolo chiave nel facilitare la crescita delle applicazioni nei veicoli elettrici e ibridi.

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