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L’idrogeno mette in moto la sostenibilità

Il mondo dell’energia è in costante ricerca di soluzioni per ridurre le emissioni di gas climalteranti, la soluzione potrebbe celarsi dietro uno degli elementi più abbondanti in natura.

di Nicholas Newman
06 luglio 2020
7 min di lettura
diNicholas Newman
06 luglio 2020
7 min di lettura

Per lo sviluppo e la diffusione dei mezzi di trasporto a idrogeno a basse emissioni di carbonio, la definizione di obiettivi di azzeramento delle emissioni nette da parte di città e governi è un prerequisito indispensabile. Città come Berlino, Milano, Singapore e Pechino hanno già in cantiere una serie di misure per ridurre l’inquinamento dell’aria generato dai trasporti.

Il comune di Londra, la cui Ultra Low Emission Zone copre tutta la parte centrale della città, è riuscito a ridurre le emissioni di NOx fino al 45% grazie a una flotta composta da 9.142 autobus, di cui 155 modelli elettrici, 10 a celle di combustibile e 20 a idrogeno.

Cina e UE hanno irrigidito gli standard di controllo delle emissioni in virtù dell’Accordo di Parigi, mentre all’inizio di quest’anno le emissioni di zolfo delle navi sono state ridotte in base ai nuovi regolamenti dell’Organizzazione Marittima Internazionale.

Per contrastare il cambiamento climatico, è essenziale che si verifichi un deciso cambio di rotta a livello globale verso il trasporto a basse emissioni di carbonio. Le due alternative alla benzina e al diesel più promettenti sono rappresentate dall’elettrico e dall’idrogeno. Mentre i veicoli elettrici a batteria dominano l’attenzione dei mass media, aziende come Van Hool, Hyundai, Siemens e Toyota lavorano alla produzione di autobus, camion e treni alimentati a idrogeno.

L’Agenzia Internazionale dell’Energia, la Commissione Europea, governi e città ritengono ormai da tempo che l’idrogeno sia fondamentale per riuscire ad azzerare le emissioni nei trasporti pubblici e ridurre l’inquinamento atmosferico. Per esempio, Parigi, Città del Messico e Amsterdam pianificano di sostituire i propri autobus e camion attuali con modelli a idrogeno o a batteria già nel 2025.

In maniera analoga, l’azienda logistica DHL, il produttore di birra Budweiser e l’ufficio postale francese (La Poste) stanno adottando soluzioni di trasporto su strada alimentate a idrogeno. Per quanto riguarda i treni a idrogeno, il costruttore francese Alstom ha introdotto il modello Coradia LINT, un’automotrice articolata progettata per le linee rurali non elettrificate, che viene utilizzata in Germania, Canada e Danimarca.

In mare, le tecnologie a idrogeno sono meno avanzate e i progressi avvengono più lentamente. Un’eccezione è rappresentata da Viking, brand di navi da crociera, che ha ordinato una serie di navi a idrogeno. Nel campo della spedizione di container, i progressi sono ancora più incerti, sebbene ABB stia lavorando con Hydrogène de France per sviluppare un sistema di celle di combustibile a idrogeno su larga scala per alimentare le navi portacontainer. Nel segmento della nautica di lusso, Baltic Yachts ha annunciato di voler costruire una serie di imbarcazioni da regata WinWin lunghe circa 33 metri che sfrutteranno l’energia eolica e saranno dotate di motori a idrogeno.

Come avviene il processo?

Quasi tutto l’idrogeno esistente è presente nell’acqua. Ogni molecola d’acqua contiene un atomo di ossigeno e due di idrogeno, i quali vengono rilasciati attraverso un processo denominato elettrolisi.

Una volta prodotto l’idrogeno, questo può essere liquefatto portandolo a una temperatura di - 253°C (- 423°F), compresso e immagazzinato in grandi serbatoi isolati nell’impianto di liquefazione, rimanendo così a disposizione per alimentare celle di combustibile appositamente progettate in cui una reazione chimica converte l’idrogeno in energia elettrica.

Uso dell’idrogeno: sfide e opportunità

La produzione annuale mondiale di idrogeno (circa 70 milioni di tonnellate) viene utilizzata principalmente nella raffinazione petrolifera e nella produzione di ammoniaca e metanolo. Tuttavia, la produzione attuale è quasi interamente alimentata da combustibili fossili, con solo il 4% dell’energia proveniente da fonti rinnovabili.

Per la decarbonizzazione del settore globale dei trasporti occorrono due cose. La prima è il sostanziale aumento della produzione di idrogeno. Per fare un esempio, un singolo autobus londinese percorre da 57.205 a 57.522 chilometri all’anno. I nuovi autobus a celle di combustibile utilizzano 8-9 chili di idrogeno ogni 100 chilometri. Facendo dunque un rapido calcolo, ad oggi, gli autobus di Londra avrebbero bisogno di 46.582 tonnellate di idrogeno all’anno.

L’attuale produzione di idrogeno dovrebbe essere moltiplicata di varie volte per azzerare le emissioni di carbonio nel settore globale dei trasporti. Di conseguenza, è necessario dimostrare la fattibilità tecnica e commerciale della produzione di idrogeno su più ampia scala. Anche le tecnologie di elettrolisi dovrebbero essere implementate su larga scala per ridurre i costi e competere con la benzina e il diesel.

Quello dei costi è un grosso ostacolo alla diffusione dei veicoli alimentati a idrogeno. La spesa per la produzione di celle di combustibile a idrogeno è 3-4 volte superiore rispetto al diesel e più elevata anche di quella delle auto a batteria. In un confronto diretto, le batterie delle auto elettriche e i costi di rifornimento risultano inferiori.

Per esempio, Car Magazine afferma che una ricarica completa utilizzando una stazione di ricarica pubblica nel Regno Unito costerebbe circa £35 per una batteria da 100 kWh, mentre utilizzando una presa domestica il costo scenderebbe a £12. Al contrario, fa notare l’azienda di servizi automobilistici RAC, fare il pieno a un’auto a idrogeno può costare tra £50 e £75.

Inoltre, contrariamente a quanto si può dire della benzina, le stazioni di rifornimento di idrogeno sono poco diffuse. La Germania, leader nel campo della sostenibilità, progetta di completarne soltanto cento entro la fine dell’anno, a fronte delle 14.500 stazioni di benzina già presenti.

L’adozione di mezzi a idrogeno richiederà quindi un enorme investimento globale nelle stazioni di rifornimento. Tuttavia, l’idrogeno si presta meglio alle applicazioni di trasporto con camion, poiché questo carburante consente di percorrere maggiori distanze e offre tempi di rifornimento/ricarica inferiori rispetto alle tecnologie elettriche.

In secondo luogo, occorrono ingenti investimenti per dimostrare che l’idrogeno può contribuire significativamente alla transizione verso l’energia pulita. L’Australia ha appena istituito un fondo da 300 milioni di dollari denominato Advancing Hydrogen Fund, al fine di investire in progetti basati sulle tecnologie di elettrolisi.

In Europa, Belgio, Danimarca, Germania e Regno Unito hanno annunciato numerosi progetti congiunti per la produzione di idrogeno a partire da fonti rinnovabili, poiché questo è considerato un metodo eccellente per aumentare la redditività dei progetti basati sulle energie rinnovabili attraverso la vendita dell’energia in eccesso quando la domanda scarseggia.

Ma tutto questo non rappresenta che un inizio. Sulle brevi distanze, l’elettrico può vantare una tecnologia comprovata e costi iniziali e di gestione inferiori. Per il trasporto sulle lunghe distanze su strada e via mare, invece, lidrogeno potrebbe diventare il carburante del futuro insieme al gas naturale liquefatto.

 

L'autore: Nicholas Newman

Giornalista, scrive regolarmente nei settori dell’agricoltura, aerospaziale, affari, energia, ingegneria, ferrovie, navigazione, tecnologia, trasporti per clienti in tutto il mondo.