La sciocchezza dell'idrogeno nella trazione

Potevamo scegliere vari titoli per trattare l'argomento cioè:

- L'idrogeno è nemico delle rinnovabili
- La sciocchezza dell'idrogeno nella trazione
- Investire sul veicolo ad idrogeno è improvvido

Poi abbiamo scelto quello più pacato. leggete e commentate.

Veicoli stradali (bus o auto pari sono).
I combustibili fossili sono in declino e il loro esaurimento è da considerare ormai talmente vicino che abbiamo poco spazio per sbagliare obiettivo per la trovare un loro sostituto. Da subito si deve pensare ad una rapida transizione dall’uso dei combustibili fossili a quello di altre fonti di energia che non potranno non essere che rinnovabili. Sappiamo bene che l' energia sarà sempre più costosa e difficile da reperire in quantità sufficiente da soddisfare tutte le nostre necessità, quindi l'uso dovrà essere razionale e indirizzato al minor spreco possibile. I trasporti rappresentano un buon 60% dei consumi totali di energia derivata dal petrolio e sempre più spesso si sente parlare di idrogeno quale soluzione definitiva. Questa è anche l'ipotesi rifkiana di una economia diffusa basata sull'idrogeno. Niente è più sbagliato. Una presunta e avventata soluzione 'idrogeno' ci può portare a conseguenze disastrose, semplicemente perché l'idrogeno non è una fonte di energia ma solo un vettore. Tradotto in altre parole: ci vuole energia per estrarre l'idrogeno da un qualche cos'altro idrocarburi o acqua. Considerando esauriti gli idrocarburi, l'unica 'fonte' da cui estrarre l'idrogeno è l'acqua. Detto questo passiamo a trattare l'argomento dei veicoli stradali utilizzando delle cifre sia pur approssimative ma abbastanza vicine alla realtà, tanto che a nostro avviso renderanno chiaro che ogni presunto appeal dell'idrogeno nei trasporti è inverosimile e che invece esiste un solido e concreto appeal della soluzione data dai veicoli elettrici a batterie.

Qui sono messi a confronto tre tipologie di veicoli per valutare quale sia il costo energetico di ciascuno di essi.
Come abbiamo detto precedentemente la produzione di energia elettrica è da fonte rinnovabile, la più pulita in assoluto (fotovoltaico, eolico tradizionale, eolico ad alta quota, idroelettrico).

Prendiamo in considerazione:

1- un veicolo con motore a scoppio alimentato da idrogeno (H2ICE)
2- un veicolo con motorizzazione elettrica fuel cell a idrogeno (H2FC)
3- un veicolo con motorizzazione elettrica e accumulatori elettrochimici cioè batterie (BEV)

Sappiamo che :

a) la dispersione delle linee elettriche è circa del 10% (rendimento del 90%)
b) il rendimento degli idrogenodotti è del 90%
c) il motore H2 a combustione interna ha un rendimento medio del 25%, 45% a regime
d) il rendimento del miglior apparecchio di elettrolisi per produrre idrogeno è dell'85%
e) il rendimento media di una fuel cell è del 54%
f) il rendimento di un caricabatterie è dell' 89%
g) le batterie hanno un rendimento del 90%
h) il rendimento di un inverter/motore elettrico è del 90%


Da cui si ricava :

I- per un veicolo con motore a scoppio alimentato da idrogeno H2ICE = b x d x c
II- per un veicolo con motorizzazione elettrica fuel cell a idrogeno H2FC = b x b x e x h
III- per un veicolo con motorizzazione elettrica e batterie BEV = a x f x g x h x i

Ipotizziamo che i veicoli abbiano bisogno di 100 kWh di energia alle ruote per compiere un determinato percorso.
Quanta energia è necessario produrre nell'impianto a monte (FV, eolico, idroelettrico) per dare 100 kWh?

Utilizziamo le formule I, II e III.

I- 522,9 kWh
II- 269,0 kWh
III- 154,1 kWh



Da questi calcoli si deduce che

1. l'uso di un motore a scoppio alimentato da idrogeno è assolutamente sconsigliato per il suo basso rendimento mdio che si riduce (fino a dimezzarsi) se il veicolo circola in città, richiedendo rispettivamente quasi 523 kWh e 1.100 kWh alla fonte per averne disponibili 100 kWh per il movimento.
2. Migliore è la situazione di un veicolo con motorizzazione elettrica, fuel cell alimentate da idrogeno compresso in bombole stivate a bordo del veicolo. Si richiedono 269 kWh alla centrale
3. Il veicolo elettrico a batterie risulta essere quello che ha il rendimento migliore, richiedendo solo 155 kWh dalla centrale.

Da questo semplice calcolo se ne deduce che se noi vogliamo realizzare una mobilità pubblica (tram o metropolitane non rientrano in questo discorso) che consumi minor energia dobbiamo pensare solo a sfruttare la potenzialità enorme insita nei veicoli elettrici, partendo da una premessa essenziale che è data dalla consapevolezza che nel futuro, sempre di più, dovremo fare ricorso, perché non c'è alternativa, a energia prodotta da fonti rinnovabili preziosa e costosa .


Andiamo più nel concreto
Se una città richiedesse l'impiego di x bus per y chilometri, saremmo costretti a consumare energia pari a 1.z MWh se questi bus fossero elettrici, 1,7.z MWh con bus H2FC e addirittura 3,4.z MWh a motore a scoppio con idrogeno (7.z MWh nel caso in cui l'utilizzo è solo in percorsi ad alto traffico cittadino).



(Energia da impiegare per x bus)

Ma vediamo l'argomento anche da un altro punto di vista per arrivare alla stessa conclusione: se noi avessimo a disposizione 1z MWh quanti autobus potremmo mettere a disposizione in una città?
Se x è il valore di riferimento per i bus elettrici e mettiamo che siano 100, i bus H2FC sarebbero 57 e solo 30 gli H2ICE (15 considerando il rendimento di un motore a scoppio funzionante esclusivamente in città) .

100 elettrici contro 57 a fuelcell contro 30 motore a idrogeno (15 traffico intenso).



(Numero di bus utilizzabili avendo a disposizione 1z MWh)

Spreco e minor servizio dei bus a idrogeno nei confronti dei bus elettrici.
Ripetiamo che in uno scenario abbastanza vicino nel tempo in cui l'energia sarà da considerare sempre più preziosa e dovrà essere considerato illogico sprecarla, questi dati dovranno essere presi in grande e seria considerazione.

Le tecnologie in campo
Veicolo tutto elettrico. I motori, le apparecchiature elettriche ed elettroniche quali gli inverter/azionamenti, i caricabatterie sono tutti reperibili nel mercato di oggi con una affidabilità altissima (decine di migliaia di ore e in alcuni casi fino ad arrivare a centinaia di migliaia di ore, che equivalgono ad una decina di milioni di chilometri. Le vecchie batterie avevano a loro svantaggio il peso, i tempi di ricarica e la durata; oggi, le nuove batterie al litio stanno rivoluzionando il mondo dei veicoli elettrici. Le nuove tecnologie hanno permesso di diminuire il peso, di erogare energia in quantità tale da rendere un v.e. più performante di un veicolo a trazione endotermica, di ridurre i tempi di ricarica a pochi minuti, di allungare la vita delle batterie a centinaia di migliaia di km corrispondenti. Per le batterie sono ancora possibili miglioramenti. Tutta la componentistica del veicolo elettrico è disponibile da subito.

Veicolo ad idrogeno. Come detto sopra, è da scartare l'opzione del motore a scoppio con carburante idrogeno.
Il veicolo a fuel cells carburante idrogeno. Comunque è un veicolo. Le fuel cell hanno una vita operativa ancora troppo breve, sono delicate. Lo stoccaggio a bordo dell'idrogeno è voluminoso o pesante. La normativa pressoché inesistente. Immaginiamo una città con veicoli che hanno a bordo bombole ad alta pressione. Oggi, subito, ora, non potrebbero essere messi su strada 57 bus H2FC per trasportare passeggeri in una città. Al contrario, oggi, subito, ora, potrebbero essere messi su strada 100 bus BEV per trasportare passeggeri in una città.

Riassumendo. Investire sul veicolo ad idrogeno è improvvido.

MondoElettrico

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