Nell’attuale panorama dell’industria automobilistica si profila un’alternativa sempre più rilevante per il futuro, costituita dall’idrogeno, soprattutto attraverso l’impiego delle fuel cell o celle a combustibile. Questa tecnologia è una delle soluzioni più promettenti nel contesto della produzione di energia pulita.
Fuel Cell: la tecnologia per l’energia “green”
Al giorno d’oggi l’industria automobilistica si impegna sempre di più nella corsa all’elettrico e gran parte degli sforzi sembra concentrarsi sul perfezionamento delle batterie. Tuttavia, sta emergendo un’alternativa importantissima sulla quale alcuni costruttori puntano per il prossimo futuro: l’idrogeno e, in particolare, le fuel cell o celle a combustibile.
Nonostante siano presenti da tempo, le modifiche normative, i progressi tecnologici e la ricerca sulla riduzione delle emissioni stanno stimolando uno sviluppo più ampio di queste celle come scelta futura per la produzione energetica, nell’ottica dell’eco sostenibilità. Le auto ecologiche a idrogeno, ormai, sono una delle novità più promettenti nell’ambito della mobilità “green” e chi è attento al futuro dell’ambiente auspica una loro maggiore diffusione. Questo è però possibile solo offrendo agli utenti un numero maggiore di colonnine di ricarica e servizi di ricarica elettrica.
Come funzionano le celle a combustione
Le fuel cell sono sistemi elettrochimici che convertono direttamente l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica, senza il ricorso a un ciclo termico. In tal modo, i rendimenti di conversione sono superiori rispetto a quelli delle macchine termiche tradizionali. A differenza delle batterie tradizionali, le Fuel Cell non immagazzinano energia ma la convertono finché vi sono reagenti sufficienti.
In questo processo l’idrogeno, sito in uno o più serbatoi, passa in alcune celle e viene combinato con l’aria, producendo solo vapore acqueo come “sostanza di scarto”, eliminando le emissioni inquinanti. L’energia generata alimenta principalmente il motore elettrico del veicolo, con una batteria di bordo di dimensioni contenute. Quest’ultima fornisce energia aggiuntiva in accelerazione e immagazzina l’energia recuperata durante la frenata rigenerativa. Ciò comporta notevoli vantaggi sia dal punto di vista ambientale che energetico.
I pro e i contro delle fuel cell
I pro:
- Le celle a combustibile consentono di ottenere una quantità maggiore di energia rispetto ai metodi tradizionali, grazie alla conversione diretta del combustibile in energia attraverso una reazione elettrochimica;
- Gli impianti con fuel cell mantengono le emissioni al di sotto del 10% rispetto a un impianto convenzionale equipollente, eliminando diossido di carbonio e ossidi di azoto dannosi per l’ambiente;
- Le celle a combustibile possono essere alimentate con vari tipi di carburanti come gas naturale, metanolo, syngas e biogas, trasformabili in gas di sintesi ricchi di H2 attraverso un processo di “reforming”;
- Durante la reazione elettrochimica, le fuel cell producono calore, che, se catturato, costituisce una fonte aggiuntiva di energia utilizzabile per il riscaldamento di ambienti e acqua;
- A differenza dei motori a combustione interna che raggiungono temperature superiori a 2300°C, le fuel cell lavorano in un range di temperature più basse, comprese tra 80°C e 1000°C, a seconda del tipo di cella;
- Operando in modo silenzioso e senza emissioni, le fuel cell possono essere posizionate in una vasta gamma di aree, tra cui residenziali e commerciali, sia all’interno che all’esterno degli edifici.
I contro:
- Le fuel cell presentano una sfida significativa in termini di peso, paragonabile a quello delle vetture elettriche pure o delle ibride plug-in, a causa dei serbatoi di idrogeno che devono rispettare elevati standard di qualità e robustezza, accanto a batterie relativamente piccole;
- L’idrogeno è un carburante costoso, poco meno di 15 euro al kg. Questo aspetto contribuisce a rendere le fuel cell meno competitive, attualmente, rispetto ad altre tecnologie;
- Oggi, la mancanza di una rete di distribuzione dell’idrogeno rappresenta un ostacolo significativo. Le stazioni di rifornimento sono limitate, con una previsione di soli 65 impianti entro il 2025.
