Auto a idrogeno: futuro interessante ma lontano

Si è da poco conclusa l’edizione 2016 della Shell Eco-marathon, disputata a Londra. Un progetto italiano si è classificato al primo posto di questa competizione in cui vince chi consuma meno. Il team studentesco H2politO, del Politecnico di Torino, è salito sul gradino più alto del podio nella categoria riservata a prototipi a idrogeno. Si parla sempre più spesso di questa tecnologia, che promette meraviglie. Ma come funzionano le auto a idrogeno? Sono veramente pronte per un utilizzo su larga scala? Proviamo a dare una risposta.

STUDENTI ITALIANI VINCENTI

Il prototipo degli studenti torinesi si chiama Idrakronos. E’ estremo, il suo scopo era vincere questa particolare gara. Monoscocca in fibra di carbonio, massa complessiva di 39 Kg; un motore elettrico da 200 watt alimentato da celle a combustibile a idrogeno. Aerodinamica non realistica per un veicolo stradale: un Cx di 0,09 (una normale auto di serie viene considerata molto efficiente quando ha un valore intorno a 0,29). Pneumatici speciali Michelin (sponsor della manifestazione) a bassa resistenza al rotolamento. Velocità intorno ai 35 Km/h. Idrakronos ha vinto ottenendo un consumo equivalente di benzina pari a 2.188 Km al litro. Valore da far girare la testa, tanto è irrealistico. Tanto per fare un confronto, l’unico veicolo partecipante somigliante ad una vera auto (una specie di microcar a due posti, telaio in alluminio, carrozzeria in fibra di lino e peso di 200 Kg), funzionante a propulsione ibrida metanolo/elettrica, ha ottenuto un consumo equivalente di 132 Km/l, e già questo provocherebbe un infarto ai petrolieri.

DOVE SONO LE AUTO A IDROGENO?

E’ quindi logico considerare questi veicoli come importanti esperimenti, ma confinati ad un futuro non si sa quanto vicino o lontano. Delle auto a idrogeno si parla da diversi anni. Ricordiamo ad esempio in Lombardia le auto dimostrative BMW nei primi anni 2000 e certi politici (Roberto Formigoni) che favoleggiavano una diffusione ampia delle auto a idrogeno in 5 anni. Ne sono passati più di 15 e attualmente ne circolano pochissime centinaia in tutto il mondo, principalmente fra Toyota, Honda e Hyundai. Per mondo, in questo caso, intendiamo Giappone, Corea del Sud, Europa e Stati Uniti (prevalentemente California).

IL FUNZIONAMENTO
Ma come funziona un’auto a idrogeno? Innanzitutto esistono due approcci differenti. Il primo è bruciare idrogeno in un convenzionale motore a combustione interna, come avevano fatto BMW, Ford e Mazda a cavallo tra XX e XXI secolo. Nella camera di scoppio viene miscelato all’aria l’idrogeno invece della benzina (o del gasolio). Il motore funziona allo stesso modo, vengono adattati alcuni componenti. Tuttavia, gestire in modo efficace e sicuro la combustione dell’idrogeno ha costi proibitivi per una produzione di massa, quindi questo sistema è stato progressivamente abbandonato.

LA FAMOSA FUEL CELL

La strada su cui la ricerca si è orientata negli ultimi anni è quella delle celle a combustibile. Si tratta di una tecnologia completamente diversa. Qui infatti il veicolo è spinto da un motore elettrico. L’idrogeno viene utilizzato come contenitore di energia chimica che viene trasformata in elettricità, la quale alimenta il motore.
La cella a combustibile (fuel cell in inglese) è composta da due elettrodi di opposta polarità, applicati a sandwich intorno ad un elemento chiamato catalizzatore: si tratta di un metallo prezioso, in questo caso platino. L’idrogeno è conservato in forma gassosa e compressa in un apposito serbatoio ad alta pressione. Esso viene diretto verso l’elettrodo negativo (anodo); invece l’elettrodo positivo (catodo) riceve un flusso di ossigeno, prelevato semplicemente dall’aria esterna che entra nelle prese del veicolo. Il platino ha una proprietà chimica in grado di separare il protone e l’elettrone che costituiscono la molecola dell’idrogeno.
L’elettrone viene convogliato verso un circuito esterno, creando quindi una corrente elettrica. Questa andrà ad alimentare il motore. Invece il protone prosegue il suo percorso attraverso il platino e arriva al catodo, dove reagirà con l’ossigeno. Questa reazione genera solo acqua e calore, espulsi tramite i condotti di scarico.

ENERGIA PULITA

Vediamo quindi subito che i vantaggi sono notevoli da un punto di vista ambientale. Non vengono rilasciate sostanze inquinanti nell’atmosfera. Inoltre non servono pesanti batterie che necessitano poi di ricarica. Le celle sono compatte e leggere. Le attuali auto a idrogeno hanno un’autonomia fra 400 e 500 Km. Il serbatoio di idrogeno si riempie in circa 5 minuti, più o meno la durata del rifornimento di metano o Gpl.
Allora perché non vediamo nelle nostre strade milioni di auto a idrogeno? Perché la realtà è sempre più complessa della propaganda. Produrre idrogeno non è così semplice.

L’IDROGENO E’ TIMIDO, SI NASCONDE SEMPRE
L’idrogeno è l’elemento più diffuso nell’universo, però ha il vizio di legarsi subito con tutti gli altri elementi. Quindi in natura non si trova, va estratto. Esistono molti sistemi per produrre idrogeno. L’elettrolisi è uno dei più diffusi: dalla molecola d’acqua si separano idrogeno e ossigeno attraverso una corrente elettrica (è così che i sottomarini nucleari prelevano dal mare la riserva d’aria e acqua potabile per l’equipaggio, però usano l’energia atomica del reattore). Ma qualunque sistema si scelga, per estrarre l’idrogeno si deve impiegare altra energia; se questa viene prodotta attraverso fonti fossili (petrolio e carbone), oppure metano o fissione nucleare, allora il bilancio ambientale non è più così favorevole. Le fonti pulite come sole e vento sono ancora lontane dall’essere sfruttate a costi ed efficienza accettabili.
Di conseguenza produrre idrogeno costa ancora parecchio. La costruzione di un’infrastruttura di rifornimento sufficientemente ampia da consentire una diffusione di massa di questi veicoli è semplicemente al di là da venire. Ma la produzione di massa non può avvenire se non esiste l’infrastruttura. E’ lo stesso problema delle auto elettriche a batteria.

A PESO D’ORO, ANZI DI PLATINO
C’è poi un altro particolare non certo trascurabile e riguarda la stessa tecnologia delle celle. Il platino è uno dei metalli più rari al mondo, quindi il suo costo è enorme; inoltre la sua stessa scarsità ne renderebbe impossibile l’uso sui veicoli in larga scala (e poi l’aumento della domanda ne causerebbe l’ulteriore incremento del prezzo). I catalizzatori attuali hanno costi stimati in circa 49 dollari al kilowatt.

Le ricerche sull’impiego di materiali alternativi al platino finora si sono tutte scontrate con la difficoltà di ottenere sufficiente energia dalla reazione. Gli attuali modelli di auto sono niente più che dimostrativi, anche se formalmente sono nei listini ufficiali delle case in alcuni paesi. La Toyota Mirai è disponibile solo in Giappone, California, Germania, Gran Bretagna, Danimarca e Belgio. In California costa poco meno di 60.000 dollari, in UK 66.000 sterline, in Germania 66.000 euro. La Hyundai ix35 Fuel Cell è disponibile in Italia solo a noleggio, in una decina di esemplari nei dintorni di Bolzano, dove è installata una stazione di rifornimento. La Honda Clarity ha prezzi simili a quelli della Toyota.

LE BARZELLETTE DELLA PROPAGANDA
La tecnologia è certamente promettente ma è ancora qualcosa per il futuro. In un giorno lontano, potremmo forse considerare l’auto a idrogeno una cosa ordinaria. Ma la propaganda politico-ambientalista non può sostituirsi alla vera ricerca scientifica e all’evoluzione tecnologica, che ha bisogno di tempi lunghi e risorse costanti. Fa semplicemente ridere la notizia di questi giorni, sul piano che il consorzio MH2IT, che racchiude gli operatori italiani del settore, ha presentato al Governo. Prevede nientemeno la circolazione di 27.000 veicoli a idrogeno in Italia nel 2025, addirittura più di 8 milioni nel 2050, pari al 20% del parco circolante. Quanti veicoli a idrogeno circolano oggi in tutto il mondo? Se va bene, mille. Ma fateci il piacere. Gli slogan elettorali, la grancassa mediatica e le operazioni commerciali d’immagine non producono energia. La sprecano.