Auto a idrogeno, quello che c’è da sapere sul funzionamento

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Quello che bisogna sapere sull’alimentazione con questo gas: costi, problemi tecnici, ingombro e dati reali in un piccolo vademecum

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Si è parlato molto di auto a idrogeno: secondo molti rappresentano il futuro mentre secondo altri sono una soluzione ottima sulla carta ma difficilmente percorribile. Almeno con le attuali conoscenze scientifiche.

Visto che il settore automotive sta navigando verso l’elettrico e visto che dal 2035 la UE ha imposto lo stop alla vendita delle auto termiche, il ricorso a carburanti alternativi risulta fondamentale.

Ed è qui che alcune case auto – soprattutto in Giappone – hanno costruito delle auto a idrogeno, anche se la stampa e gli utenti sembrano poco interessati.

Non tutti però sanno come funzionano tali auto a idrogeno. Come nel caso dei motori a benzina o a gasolio, funzionano grazie a una miscela di carburante e aria che porta a una reazione chimica che rilascia energia.

Siccome non è coinvolto carbonio, in questo processo non ci sono emissioni di CO2. Ma non tutto è così semplice, altrimenti già da tempo l’industria avrebbe la soluziona in mano.

La reazione di base dei motori combustibili a idrogeno è il frutto dell’incontro di due molecole di idrogeno con una molecola di ossigeno, che crea due molecole d’acqua. Sebbene ciò possa sembrare innocuo poiché l’acqua viene rilasciata come “sottoprodotto”, le alte temperature coinvolte nel processo fanno sì che l’ossigeno e l’azoto all’interno della camera di combustione reagiscano tra loro e formino ossidi di azoto.

Questi ossidi di azoto sono dannosi per l’ambiente e possono avere un impatto negativo sulla vegetazione e sui raccolti. Di conseguenza, sebbene i motori a idrogeno non producano anidride carbonica e altri gas nocivi, non possono essere considerati del tutto a emissioni zero.

Auto a idrogeno, motore meno efficiente

Sebbene l’idrogeno abbia molte proprietà positive, i motori a combustione interna alimentati con questo gas sono meno efficienti. La media è del 20-25% rispetto a quelli Diesel o benzina, con la conseguenza che generano meno energia, riducendo autonomia e durata.

Siccome l’idrogeno ha una densità energetica inferiore rispetto a benzina o gasolio, è necessario bruciarne di più per fornire una quantità di energia simile.

La quantità di energia contenuta in quasi 4 litri di benzina (circa 4 kg) è paragonabile a quella contenuta in un chilogrammo di idrogeno. Tuttavia quest’ultimo ha un costo di produzione molto maggiore. Basti pensare che la benzina è circa 1,8 euro al litro mentre l’idrogeno costa più di 15 euro al chilo. Diventa economico solo se prodotto con energia rinnovabile.

C’è poi un altro punto: per utilizzare l’idrogeno nei veicoli è necessario comprimerlo in serbatoi ad alta pressione. Ed è un processo che utilizza energia.

L’idrogeno puro è difficile da trovare sulla terra e la stragrande maggioranza della fornitura mondiale proviene dalla combustione del metano, che rilascia anidride carbonica e altri gas serra.

È possibile, tuttavia, produrre idrogeno in modo sostenibile attraverso l’elettrolisi dell’acqua utilizzando fonti di energia rinnovabile come l’energia solare. Sebbene l’energia solare sia un’opzione promettente, non può risolvere il problema poiché rappresenta ancora una piccola percentuale dell’energia prodotta nel mondo.

Veicoli elettrici alimentati a idrogeno e veicoli a combustione interna

Bisogna poi fare una distinzione tra veicoli elettrici alimentati a idrogeno e veicoli a combustione interna a idrogeno. I primi fanno uso di una cella a combustibile, alimentata a con questo gas, per produrre energia elettrica che a sua volta mette in funzione un motore elettrico. I secondi funzionano in maniera simile ai motori a benzina o Diesel.

Alimentati da celle a combustibile a idrogeno, i motori elettrici sono più adattabili e compatti e offrono prestazioni migliori rispetto ai motori a combustione interna a idrogeno. I motori elettrici hanno anche il vantaggio di essere più affidabili e meno rumorosi e hanno costi iniziali maggiori rispetto ai secondi. Ma i loro ridotti costi di carburante li rendono più economici nel lungo periodo.

Le auto a idrogeno a combustione interna hanno attirato l’attenzione come potenziale soluzione per ridurre le emissioni nei trasporti. Tuttavia, una delle principali sfide di questa tecnologia è che l’idrogeno ha una bassa densità di energia in volume. Ciò significa che per raggiungere lo stesso livello di produzione di energia, nel veicolo deve essere immagazzinato un volume maggiore di idrogeno.

Le auto a idrogeno e il nodo del serbatoio

Di conseguenza, richiedono un serbatoio del carburante più grande per fornire la stessa autonomia e le stesse prestazioni dei motori a benzina o Diesel. Ciò si traduce in un aumento significativo dello spazio necessario per alloggiare il serbatoio del carburante, cosa che può essere problematica in fase di progettazione.

Senza contare che c’è meno spazio disponibile per i passeggeri e il bagagliaio è più piccolo. Tema quest’ultimo che rappresenta uno svantaggio significativo, soprattutto per i veicoli progettati per uso commerciale.

Inoltre, le dimensioni del serbatoio del carburante possono anche influire sul peso e sulle dimensioni complessive del veicolo, a svantaggio delle prestazioni e dell’efficienza.

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22/02/2023

fonte: missionline