martedì 26 Gennaio 2021

Il ritorno dell’idrogeno

immagine di un distributore di idrogeno

A Bolzano il futuro dell’idrogeno made in Italy è già cominciato. E ha la consistenza di una flotta, unica in Italia, di cinque autobus, che saliranno presto a 12. Insieme a Dundee, Birmingham, Londra, Slagelse, Riga, Wuppertal, Colonia e Rhein-Main, il capoluogo altoatesino partecipa infatti al progetto europeo “Jive” (Joint initiative for hydrogen vehicles across Europe), che prevede la commercializzazione di 142 autobus a celle a combustibile (fuel cell, la tecnologia che sfrutta l’idrogeno).

Visti dall’esterno questi mezzi non hanno niente di diverso rispetto a quelli convenzionali. Ma all’interno tutto cambia: zero rumore e zero vibrazioni. E dal tubo di scappamento zero emissioni inquinanti e zero gas serra: solo innocuo vapore acqueo. Come gli omologhi mezzi elettrici a batteria, anche i bus (e le auto) a celle a combustibile sono dotati di un motore elettrico. A differenza dei primi, però, l’energia necessaria a farli marciare non è erogata dalle batterie, bensì è prodotta a bordo, all’interno delle celle a combustibile, tramite la reazione che si genera tra l’ossigeno presente in aria e l’idrogeno gassoso stoccato ad alta pressione nei serbatoi presenti sui veicoli. Il rifornimento di H2 avviene con modalità (pompa erogatrice) e tempi analoghi a quello dei mezzi alimentati da combustibili fossili: ci vogliono 8-10 minuti per un pieno, con cui un bus percorre 200-250 chilometri al giorno. Inoltre su questi mezzi ibridi Mercedes (fuel cell più batterie) si recupera l’energia in frenata.

Gli impianti per alimentare la flotta – dalla produzione allo stoccaggio dell’idrogeno, alla stazione di rifornimento – sono concentrati in un’area alla periferia della città, che è anche meta di visite didattiche. All’ingresso a catturare l’attenzione dei visitatori ci pensano un grazioso laghetto e dei pannelli fotovoltaici, che «fanno capire che per ottenere l’idrogeno bastano acqua e sole», ci spiega l’ingegner Walter Huber, ideatore del centro, mentre ci guida nella visita. «Dell’idrogeno come carburante ecologico da trazione nessuno sa niente. Per questo ho pensato di attrezzare quest’area in una posizione ben visibile anche dall’autostrada e di farne qualcosa di bello, di attraente, come questo laghetto». Un elemento solo simbolico, quest’ultimo, visto che in realtà si utilizza l’acqua (demineralizzata) dell’acquedotto.

Le “miniere” di H2

A rendere necessario il processo di estrazione è la disponibilità dell’idrogeno solo all’interno di composti chimici. A Bolzano hanno scelto l’opzione dell’elettrolisi che scompone l’acqua in atomi di ossigeno e di idrogeno, mentre a livello mondiale la fonte primaria più sfruttata (per una quota pari al 70% della produzione di H2) è il metano. «L’idrogeno ottenuto dall’acqua ha una purezza del 99,99%, quello estratto dal biometano, la versione eco del gas naturale, richiede invece un ulteriore processo di purificazione» sostiene Huber a difesa della sua scelta. «Per ridurre la bolletta elettrica, presto trasferiremo la produzione di H2 presso il vicino termovalorizzatore, con un risparmio del 70-80% sul costo del kWh “verde” da idrico che impieghiamo ora. L’elemento decisivo della filiera è infatti il costo della corrente elettrica – ammette – ma questo aspetto apre spazi enormi all’utilizzazione dell’elettricità prodotta in eccesso da fonti rinnovabili che oggi non si riesce a stoccare».

Elevato costo dei mezzi, bilancio energetico sfavorevole rispetto ai veicoli elettrici a batteria (che usano direttamente l’elettricità senza disperderne una parte nel processo di produzione dell’idrogeno) e assenza di stazioni di rifornimento sono tra i talloni d’Achille che hanno azzoppato la corsa dell’idrogeno, dopo che per anni era sembrato l’uovo di Colombo della sostenibilità ambientale. Chi non ricorda Beppe Grillo mentre respirava vapore inginocchiato davanti al tubo di scappamento di una berlina a idrogeno?

In seguito l’idrogeno è finito in un cono d’ombra, mentre i veicoli elettrici si sono rapidamente evoluti e diffusi grazie all’incremento del rendimento delle batterie al litio. D’altra parte proprio le batterie, sia perché contengono metalli rari (al pari di quelle per smartphone e tablet), sia per i tempi di ricarica, sono al momento l’anello debole della filiera dei mezzi elettrici. «Al contrario delle batterie, che costituiscono un problema ambientale, la fuel cell è fatta di materiale riciclabile. Sul piano economico, però, se confrontata alle batterie di un autobus è perdente per il costo nettamente superiore» osserva l’ingegner Andrea Bottazzi, direttore del settore manutenzione della flotta su gomma di Tper, l’azienda di trasporto pubblico di Bologna e Ferrara. «Sulla possibilità di espansione dell’H2 nel comparto degli autobus resto scettico: la gestione dell’idrogeno è complessa, la manutenzione anche, e va fatta in officine a cielo aperto. Ma come tecnologia a misura d’auto promette bene».

Fuel cell alla riscossa

Ed è in questo comparto che l’idrogeno è rientrato tra le opzioni futuribili. L’Agenzia internazionale dell’energia (Iea) stima che al 2050 in tre regioni-chiave degli Usa, in alcune aree dell’Europa e in Giappone saranno in circolazione 113 milioni di auto a celle a combustibile, che eviterebbero l’emissione di 200 milioni di tonnellate di CO2.

A guidare la riscossa dell’H2, la “solita” California, dove circolano poco più di 1.600 auto fuel cell: niente, però, a confronto del numero di vetture elettriche a batteria. Ma il governatore californiano Jerry Brown continua a incentivare l’acquisto di auto a celle a combustibile e la realizzazione di stazioni di rifornimento. L’altro paese-bandiera è il Giappone, impegnato a fare delle Olimpiadi di Tokyo 2020 i primi giochi olimpici a idrogeno della storia, con la messa in strada di una flotta di 40mila vetture e l’apertura di 160 stazioni di rifornimento in tutto il paese.

Tra le case automobilistiche, le più lanciate sono Toyota e Honda con la produzione di serie delle berline a idrogeno Mirai e Clarity. La sudcoreana Hyundai conta di mettere sul mercato 31 modelli elettrici entro il 2020, tra cui alcuni a H2. Come antipasto, all’edizione 2018 del “Consumer electronics show” di Las Vegas ha presentato un Suv a idrogeno che vanta un’autonomia di 800 chilometri. Anche i colossi tedeschi si stanno posizionando. Il gruppo Volkswagen ha demandato lo sviluppo dell’idrogeno al marchio Audi, mentre Mercedes ha imboccato la strada del mix batteria più fuel cell. Da notare che, a fronte dei 100 distributori di idrogeno installati in Germania a fine 2017, se ne prevedono 400 al 2023.

E non è tutto. Nel corso della presentazione, lo scorso marzo, dello studio “Energy of the future? Sustainable mobility through fuel cells and H” (L’energia del futuro? La mobilità sostenibile con le fuel cell e l’idrogeno) condotto dalla Shell e dal blasonato centro di ricerche ambientali Wuppertal Institut, Adolf Jörg, capo economista di Shell Germania, ha sottolineato che «negli ultimi anni la tecnologia dell’idrogeno ha fatto dei progressi enormi anche al di fuori del settore della mobilità, a partire, ad esempio, dal comparto dell’edilizia: in Giappone sono in funzione più di 200mila impianti di micro-cogenerazione a celle a combustibile che forniscono calore ed elettricità alle case».

Per quanto riguarda i trasporti, l’idrogeno potrebbe essere utilizzato su ogni genere di veicolo, compresi i treni: ad emissioni zero, come quelli elettrici convenzionali, «hanno il vantaggio di poter circolare in territori sprovvisti dei cavi di alimentazione, andando così a sostituire i più inquinanti diesel», osserva Karin Arnold, coordinatrice dello studio Shell-Wuppertal. Dopo l’entrata in servizio in Germania, nel novembre scorso, del primo treno passeggeri a idrogeno, anche la Regione Toscana ha deliberato di scommettere sull’H2 su rotaia: insieme alla realizzazione degli impianti di produzione e stoccaggio, il progetto prevede la costruzione di dieci treni da dislocare su alcune linee nel senese oggi alimentate a diesel. Per la fornitura dei mezzi si è candidata la francese Alstom. Insieme al nodo progettuale che riguarda il trasporto dell’idrogeno, resta da sciogliere quello dei costi: oltre 100 milioni di euro, che la Regione spera di coprire con un co-finanziamento europeo.

Nonostante le previsioni sulle potenzialità di penetrazione futura, la tecnologia a celle a combustibile è ancora lontana dall’aver sfondato a livello commerciale. Lo rilevano, spietatamente, i numeri: 2.500 auto a idrogeno immatricolate nel mondo e (dato 2016) 210 stazioni di rifornimento disponibili. Secondo lo studio Shell-Wuppertal, per promuovere l’acquisto dei veicoli a H2 occorrono investimenti pubblici nell’ambito di programmi di pubblic procurement, e incentivi indiretti, come deroghe alle limitazioni della circolazione in città. Inoltre vanno realizzate le aree di rifornimento, come è avvenuto con l’installazione delle colonnine di ricarica per promuovere la diffusione dei veicoli elettrici a batteria.

Anche l’esperienza-pilota di Bolzano rientra in questa cornice: il costo dei bus a idrogeno, ovvero 1.050.000 euro ad automezzo, è stato cofinanziato con fondi europei in ragione di 800.000 euro l’uno, cifra che corrisponde alla differenza di prezzo tra un autobus a metano e uno a idrogeno. Un costo che non ha mancato di sollevare aspre polemiche a livello locale.

Resta poi da proseguire, e da finanziare, la ricerca. Infine, sul piano della comunicazione, i sostenitori dell’idrogeno non potranno trascurare il tema della sicurezza. Un problema che nei fatti non esiste, secondo Arnold: «L’idrogeno è infiammabile, si sa, ma non c’è il pericolo che gli impianti di stoccaggio o i serbatoi a bordo possano incendiarsi o esplodere: le tecnologie di cui disponiamo sono affidabili. Del resto anche benzina e diesel sono infiammabili». Avrà davvero l’idrogeno una seconda primavera? Mai come in questo caso il manzoniano rinvio della sentenza ai posteri è stato più azzeccato.

Silvia Zamboni
Silvia Zamboni. laureata in filosofia. è giornalista esperta in sostenibilità ambientale. transizione energetica low carbon. economia circolare. agricoltura biologica. sharing economy. Collabora con varie testate e Radio 3 Rai www.silviazamboni.it

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