Auto a Idrogeno, sono loro il futuro della mobilità?
Le auto ad idrogeno sembrano essere la soluzione per la mobilità del futuro, tuttavia lo sono soltanto a certe condizioni e non sono adatte a tutti gli utilizzi.
Nonostante ciò, il concetto della macchina a idrogeno è un sogno impossibile che oggi diventa realtà, soprattutto con il piano europeo per la transizione ecologica, dedicato all’idrogeno verde, quello che si ottiene da fonti rinnovabili.
Auto a Idrogeno: dalle HICEV fino alle FCEV
Due sono le tecnologie in grado di trasformare l’idrogeno in energia e movimento per le macchine che lo utilizzano come combustibile:
- la prima tecnologia sfrutta il motore a combustione, è il caso delle HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle),
- mentre la seconda utilizza un motore elettrico, le vetture che adoperano questa tecnologia prendono il nome di FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle).
Il motore con tecnologia HICEV ricava energia tramite la combustione interna dell'idrogeno ed è stato utilizzato dalla prima vera macchina idrogeno che abbiamo visto su strada: la BMW Hydrogen 7 del 2006.
Questa vettura di alta fascia è stata pensata per la produzione in serie, tuttavia nel 2008 questa è stata sospesa e a vedere la luce sono stati appena 100 esemplari circa.
BMW Hydrogen 7 HICEV 2006 - Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle
Come già anticipato, la BMW Hydrogen 7 era una vettura con motore a idrogeno HICEV, ovvero sfruttava la tecnologia del motore termico per la combustione dell’idrogeno, immagazzinato allo stato liquido e quindi ad alta densità rispetto a quello conservato allo stato gassoso.
Questa grande BMW a idrogeno era di fatto una Serie 7 a passo lungo e utilizzava il 12 cilindri a V da 6 litri di cilindrata, in grado di funzionare sia a benzina che a idrogeno.
Il solo utilizzo di quest'ultimo garantiva un’autonomia di 200 Km, che andavano a sommarsi ai 500 Km percorribili tramite la combustione della benzina.
Pro e contro dei motori a Idrogeno HICEV
Ma quali erano i vantaggi dei motori a idrogeno HICEV?
Sfruttando l'idrogeno, si ottiene una combustione con emissioni praticamente pari a zero, questo perché il prodotto di scarto è di fatto vapore acqueo con soltanto 5 g di emissioni di CO2 per chilometro rispetto ai 140 g di una vettura con carburante tradizionale.
Un ostacolo riguardava il peso della Serie 7 a idrogeno, il quale aumentava di ben 280 Kg, cosa che richiedeva un potente motore da 260 CV, in grado di portare la vettura a 230 Km/h di velocità massima.
Gli impedimenti maggiori erano pero i limiti di utilizzo che questo tipo di alimentazione comportava, oltre ovviamente al problema legato al rifornimento dell’idrogeno, legato non solo alla reperibilità.
Come abbiamo detto, ai tempi l'idrogeno veniva conservato e immagazzinato nella vettura allo stato liquido, con temperature bassissime.
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Il contatto dell'idrogeno liquido con la pelle umana causa lesioni simili a vere e proprie ustioni, inoltre l'evaporazione del combustibile, soprattutto qualora questa dovesse avvenire in un luogo chiuso (come il nostro garage), magari per via di una perdita nel serbatoio, causerebbe asfissia nei presenti.
Questa non sarebbe dovuta alla tossicità dell'idrogeno che come già detto è pressoché nulla, bensì alla sostituzione di questo gas all'ossigeno.
In merito alla sicurezza, c'è però da dire che BMW Hydrogen 7 era dotata di un serbatoio realizzato con “teli” in materiale plastico, rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) che è un isolante termico.
Le auto a idrogeno HICEV erano allora in commercio solo in modalità leasing e di fatto oggi non sono più disponibili. Hanno però lasciato spazio alle macchine a idrogeno con tecnologia Fuel Cell (FCEV), la quale risulta più sfruttabile.
I motori a Idrogeno FCEV: come funziona una Fuel Cell
Qui il motore a idrogeno sfrutta un procedimento chimico di ossido-riduzione volto a convertire in elettricità l’energia del combustibile idrogeno e del comburente ossigeno.
Questo procedimento va inoltre a formare del vapore, ovvero il prodotto di scarto che esce dal tubo di scarico, senza produrre emissioni nocive.
Rifornimento Idrogeno per Vettura con Fuel Cell
Tutte le ultime nate con alimentazione a idrogeno sfruttano la tecnologia Fuel Cell, utilizzando il combustibile per la propulsione ecologica e andando a risolvere alcuni dei problemi tipici dei motori HICEV.
Purtroppo, anche in questo caso, non mancano gli svantaggi, per lo più legati all’immagazzinamento, alla distribuzione e al rifornimento (l’idrogeno allo stato gassoso è altamente infiammabile).
Il rendimento di questi motori è elevato in quanto, a differenza della tecnologia con motore termico tradizionale, non vi è grande dispersione di calore.
Di fatto abbiamo quindi una macchina chimica che trasforma l’energia dell’idrogeno in energia elettrica tramite elettrolisi, grazie ad un anodo e ad un catodo (come nelle batterie), dotata di un motore elettrico per generare la coppia necessaria alla trazione e al movimento, proprio come accade sulle BEV (Battery Electric Vehicle).
Telaio Citroën Ë-Jumpy Hydrogen Fuel Cell
La batteria che si frappone tra il “motore” Fuel Cell e quello elettrico funziona da “polmone” o buffer, cioè permette flessibilità nell'erogazione della potenza durante l'utilizzo, mantenendo il processo di trasformazione dell’idrogeno costante e indipendente dallo sfruttamento del motore e dalle esigenze di potenza.
Quali sono le macchine a Idrogeno oggi in commercio
Toyota e idrogeno sono un abbinamento perfetto, così come lo sono BMW e idrogeno oppure anche Honda.
Molte Case sono partite con l'idea di creare macchine a idrogeno ma, anche se la tecnologia dei motori FCEV è pronta, il sistema di gestione del combustibile, l’autonomia, la rete di distribuzione e la produzione di idrogeno che tuttora in alcune fasi va immagazzinato a 253°C sottozero allo stato liquido sono tuttora un ostacolo alla riuscita di questo ambizioso progetto.
Secondo Toyota, una vettura a idrogeno è, per sua natura, una vettura di medie-grandi dimensioni pensata per chi fa tanta strada e quindi confortevole e sicura, dotata di una discreta autonomia.
Non sarebbe facilmente concepibile come city car come ancora meno lo sarebbero le vetture che sfruttano la tecnologia HICEV, la quale necessita di serbatoi speciali, isolati termicamente per garantire che la pressione rimanga elevata e per mantenere l’idrogeno allo stato liquido.
Toyota Mirai II Fuel Cell in Movimento
Toyota Mirai è stata la prima FCEV della Casa giapponese, la prima vera auto ad idrogeno in commercio, tuttavia abbiamo visto anche un'auto a idrogeno prodotta da Hyundai, dove in un filmato pensato per il grande pubblico, la Hyundai NEXO mostra chiaramente che la tecnologia a idrogeno ha emissioni zero.
BMW iX5 Hydrogen è un esempio di SUV moderno ad alta tecnologia con motore Fuel Cell a emissioni zero, applicato ad una vettura già disponibile con alimentazione benzina/diesel oppure elettrica.
Peugeot e-Expert Hydrogen - Veicolo Commerciale con Fuel Cell
Oggi abbiamo anche dei veicoli commerciali a idrogeno Fuel Cell come:
- Citroën ë-Jumpy Hydrogen,
- PEUGEOT e-Expert Hydrogen,
- Opel Vivaro-e HYDROGEN.
A dimostrazione che la nuova tecnologia può essere applicata a diversi utilizzi per la mobilità sostenibile.
Al momento ci sono solo due stazioni di idrogeno in Italia: a Bolzano e Mestre. Ne sono previste altre 36 entro il 2026 all'interno del PNRR, parzialmente finanziate dall'Unione Europea con 230 milioni di Euro.
