Quando pensi alle auto a zero emissioni, la prima vettura che, probabilmente, ti viene in mente è l’auto elettrica. Sul mercato, però, è presente un’alternativa che sfrutta la stessa energia utilizzata dalle navicelle spaziali: l’auto a idrogeno, a cui – tra pro e contro – potrebbe spettare un ruolo importante nel futuro della mobilità sostenibile. Ma è davvero così?
Come funziona l’auto a idrogeno?
Se vivessimo negli anni Ottanta l’iconica DeLorean della trilogia Back to the Future (l’auto che dopo 40 anni torna in versione elettrica) sarebbe la risposta alla domanda “Come immagini la macchina del domani?”.
Oggi, invece, il futuro è l’auto a idrogeno, la quattro ruote il cui funzionamento si basa su una tecnologia che riduce sensibilmente i tempi di ricarica e offre tutti i vantaggi della mobilità a zero emissioni.
Quando parliamo di auto a idrogeno dobbiamo prima di tutto fare una differenza tra i modelli HICEV (Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle), dove l’idrogeno brucia come combustibile all’interno di un motore tradizionale termico, e le vetture FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) ovvero quelle 100% elettriche, in cui l’energia necessaria per azionare il motore si ottiene attraverso il processo di elettrolisi inversa durante il quale l’idrogeno reagisce con l’ossigeno.
In pratica, le auto FCEV sono dotate di una pila a combustione o cella a combustione (dall’inglese fuel cell) al cui interno l’idrogeno, proveniente da uno o più serbatoi presenti sull’auto, reagisce con l’ossigeno ricavato dall’aria circostante. In questo modo si ottiene una reazione che genera energia elettrica, calore e acqua, la quale viene espulsa dal terminale di scarico sotto forma di vapore acqueo. La corrente generata dalla cella a combustione del motore a idrogeno può essere utilizzata per alimentare il motore e/o ricaricare la batteria che funziona fino a quando è presente idrogeno nel serbatoio.
Inoltre, i veicoli alimentati a idrogeno, proprio come le auto elettriche, possono recuperare l’energia in frenata: il motore elettrico converte l’energia cinetica dell’auto in energia elettrica e la alimenta nella batteria a tampone.
Quali sono i vantaggi dei veicoli FCEV?
Nel percorso verso la decarbonizzazione dei trasporti, la mobilità a idrogeno può fornire un contributo importante in termini di riduzione delle emissioni di CO2 dato che l’unica sostanza rilasciata dal tubo di scarico dei veicoli FCEV è acqua espulsa sotto forma di vapore acqueo.
In più, le auto a idrogeno hanno una trazione esclusivamente elettrica e questo non solo le rende più silenziose rispetto alle tradizionali vetture endotermiche, ma aumenta anche il comfort di guida soprattutto nelle condizioni di traffico stop-and-go.
Un altro elemento da non sottovalutare sono i tempi di ricarica più bassi rispetto alle vetture elettriche che per “fare il pieno” devono essere attaccate da un minimo di 30 minuti a parecchie ore a una presa di corrente.
Nelle auto a idrogeno occorrono dai 3 ai 5 minuti per effettuare un rifornimento, ovvero il tempo necessario per riempire il serbatoio dell’idrogeno.
Nei veicoli FCEV l’idrogeno viene accumulato in forma liquida a -253 C° all’interno di sofisticate bombole ad alta pressione che lavorano tra 200 e 700 bar e il cui aspetto ricorda quelle del gas e del metano.
I contro della auto a idrogeno
Gli svantaggi più evidenti sono rappresentati dai costi di acquisto (il prezzo di un’auto a idrogeno in media si aggira sui 70.000 euro), da quelli di gestione (in Italia un kg di idrogeno – sufficiente per percorrere circa 100 km – costa sui 13 euro) e soprattutto dalla difficoltà di trovare stazioni di rifornimento dedicate: basti pensare che la rete di distribuzione europea conta solo 180 stazioni, mente in Italia l’unica stazione si trova a Bolzano. La mancanza di un’adeguata infrastruttura di ricarica dedicata a questo tipo di veicoli si deve ai costi (la realizzazione di un distributore si aggira intorno ai 700-800 mila euro) e alla difficoltà di convertire i normali distributori di carburanti.
Un’altra criticità è legata alla produzione sostenibile di idrogeno per cui oggi sono necessarie ingenti quantità di energia che non sempre arriva da fonti rinnovabili. Per meglio comprendere quali sono le modalità usate per produrre questo particolare vettore energetico, Il Sole24Ore ha stilato una classifica delle sfumature di colore dell’idrogeno:
- Nero: viene estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale elettrica a carbone o a petrolio;
- Grigio: rappresenta più del 90% dell’idrogeno prodotto oggi e deriva dallo scarto produttivo di una reazione chimica oppure può essere estratto dal metano o da altri idrocarburi;
- Blu: viene estratto da idrocarburi fossili e a differenza di quello grigio, l’anidride carbonica non viene liberata nell’aria ma catturata e immagazzinata;
- Viola: questo tipo di idrogeno viene estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale nucleare, cioè a zero emissione di C02;
- Verde: è l’idrogeno estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale alimentata da energie rinnovabili, come quella idroelettrica, solare o fotovoltaica.
Infine, se ci concentriamo sull’efficienza in autotrazione e analizziamo i dati dell’approfondimento proposto dal portale Rinnovabili.it scopriamo che il rendimento dei veicoli Fuel Cell Electric Vehicle è inferiore a quello di un’auto elettrica a batterie: infatti, considerando per entrambi i veicoli 100 Watt di energia prodotta da fonti verdi, l’efficienza totale di una vettura FCEV è di circa 38 Watt, mentre quella di un EV (Electric Vehicle) è di 74 Watt.
Qual è l’autonomia di un veicolo alimentato a idrogeno?
Sul piano dell’autonomia, l’auto a idrogeno offre un ulteriore vantaggio rispetto alle Full Electric perché con un serbatoio pieno è in grado di coprire una distanza di circa 500 km.
I modelli elettrici sono in grado di garantire prestazioni simili solo se dotati di batterie molto grandi che però influiscono sul peso del veicolo e allungano i tempi di ricarica dell’auto. Tuttavia, bisogna ammettere che le dimensioni delle auto a idrogeno sono piuttosto notevoli perché le bombole di stoccaggio del carburante occupano molto spazio rispetto a un propulsore a batteria elettrica che trova posto anche in un’auto più compatta.
Quali sono i modelli e i costi delle auto a idrogeno?
Ad oggi in commercio si contano pochi modelli di auto a idrogeno e a dominare il mercato sono soprattutto le case automobilistiche asiatiche: sul podio dei Fuel Cell Electric Vehicle più venduti del 2021 troviamo al primo posto la Toyota Mirai (66.000 €) seguita dalla Hyundai Nexo (77.200 €), mentre terza classificata è la Honda Clarity (70.000 €).
Auto a idrogeno vendite 2021: cosa dicono i dati?
Secondo i dati di JATO Dynamics nel 2021 sono state vendute 15.500 auto alimentate a idrogeno in tutto il mondo. La domanda è aumentata dell’84% rispetto all’anno precedente (nel 2020 le vendite sono state pari a 8.400 unità) e del +103% rispetto a livelli pre-pandemia. Il 98% delle vendite dello scorso anno corrisponde a due soli modelli: la Toyota Mirai e la Hyundai Nexo. A questi vanno aggiunte le ultime unità della Honda Clarity e poche vetture di prove di Renault, Maxus, BMW e Peugeot.
Auto a idrogeno: prospettive
Quando si parla di auto a idrogeno non è tutto oro quel che luccica. Agli svantaggi già analizzati si aggiunge l’analisi di Hyundai dalla quale emerge che i veicoli FCEV non raggiungeranno la parità di costi con le auto elettriche prima del 2030. A rendere particolarmente complesso il passaggio all’idrogeno è anche l’impiego delle materie prime inquinanti e costose, come cobalto e nichel, senza contare gli altrettanto costosi e per ora insostituibili platino e iridio presenti nei sistemi di celle a combustibile.
Ad oggi, quindi, risulta più conveniente puntare sulla prospettiva elettrica tanto che anche Toyota, la multinazionale giapponese tra le prime a investire nei Fuel Cell Electric Vehicle, ha fatto un passo indietro affermando che i motori in cui si brucia l’idrogeno sono solo un esperimento per il motorsport e che il futuro delle FCEV è incerto. Inoltre, in una recente intervista Matt Harrison, presidente di Toyota Motor Europe, ha dichiarato: “In termini di veicoli passeggeri, non vedo le celle a combustibile come un’opportunità significativa, onestamente. Parliamo di poche migliaia di veicoli all’anno (entro il 2030)”.
Anche Honda ha deciso di mettere un punto alla produzione della sua Clarity a causa della scarsa domanda (a livello globale sono stati venduti solo 1.900 esemplari), mentre Mercedes-Benz ha chiuso il suo programma idrogeno nel 2020 spiegando che al momento i costi sono troppi elevati e impossibili da abbassare. Negli USA invece General Motors ha deciso di concentrare i suoi sforzi su progetti che prevedono l’impiego dell’idrogeno nel settore dei trasporti pesanti.
Auto a idrogeno in Italia: qual è la situazione?
Il Piano nazionale di sviluppo per la mobilità a idrogeno, risalente al 2019 e redatto da H2IT, l’Associazione Italiana Idrogeno e Celle a Combustibile prevede che lo scenario di vendita in Italia delle autovetture FCEV possa raggiungere uno stock pari a circa 27.000 unità entro il 2025.
In aggiunta, la Direttiva 2014/94/UE, nota come Direttiva Europea sulle Infrastrutture per Combustibili Alternativi (Directive alternative fuel initiative-Dafi), che impone agli Stati membri di realizzare entro il 2025 un’adeguata infrastruttura volta a favorire l’utilizzo dei combustibili alternativi al petrolio, è stata recepita nel nostro ordinamento con il D. Lgs. 16 dicembre 2016, n. 257.
L’idrogeno può quindi giocare un ruolo di primo piano nella transizione energetica, tuttavia la diffusione dei veicoli Fuel Cell Electric Vehicle nel nostro paese è praticamente nulla proprio a causa della quasi totale assenza di punti di ricarica che, sommata ai prezzi non proprio accessibili di queste vetture, frena la diffusione delle auto FCEV. Per adesso le BEV (Battery Electric Vehicle) restano le grandi protagoniste della rivoluzione green del settore automotive, complici anche soluzioni di mobilità alternative e vantaggiose come il noleggio a lungo termine, ma da parte dell’Italia non manca l’attenzione a progetti che puntano a sviluppare il mercato dell’idrogeno in modo da allinearsi alla strategia europea.
Un notevole passo in avanti in questo senso sono le misure contenute nella Missione 2 (Rivoluzione verde e transizione ecologica) del PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) che prevedono un investimento di circa 3,6 miliardi di euro destinati all’idrogeno.
