di  -  lunedì 15 giugno 2009

Nonostante gli sforzi di molte aziende e centri di ricerca (non ultimo quello ricordato da Stefano) e in aperto disaccordo con la politica intrapresa dalla precedente amministrazione Bush, nell’ ultima finanziaria l’amministrazione Obama ha deciso di tagliare i fondi per la ricerca sugli autoveicoli a idrogeno.

La proposta di tagliare di 100 milioni di dollari il fondo per la ricerca sulle automobili ad idrogeno arriva in un momento in cui le aziende di Detroit hanno ben pochi argomenti per controbattere, visto che sono impegnate a salvare la propria sopravvivenza.

La decisione è stata quella di deviare i fondi della ricerca automobilistica a idrogeno verso le celle a combustibile in generale, con diverse applicazioni rispetto alle automobili. La ragione principale per questa decisione è che il Dipartimento dell’Energia americano non vede un’applicazione nel futuro prossimo di questi autoveicoli, considerando la tecnologia necessaria per una diffusione delle automobili ad idrogeno ancora troppo immatura.

Vogliono quindi stimolare le compagnie ad investire in campi più promettenti, per raggiungere più velocemente obiettivi di efficienza e rispetto dell’ambiente che cominciano ad essere necessari.

Capire chi ha ragione e come investire così tante risorse non è facile, ma cerchiamo di farci un’idea su cosa voglia dire avere auto a idrogeno, per chiarirsi un po’ le idee.

Innanzi tutto ricordiamo che l’idrogeno è l’elemento più comune in natura ed è anche il più semplice. Esso è, assieme all’ossigeno, l’elemento che forma l’acqua, e la forza che lo tiene legato nella formazione dell’acqua è estremamente intensa, per questo l’estrazione coinvolge una grande energia. L’idrogeno quindi, non è in sé una fonte di energia, ma ne è portatore.

Un veicolo a idrogeno (e per veicolo si intende un qualsiasi mezzo di trasporto, dalla bicicletta al razzo spaziale) non è altro che un veicolo che utilizza l’idrogeno come carburante di bordo per fornire la potenza di trasporto.

La centrale energetica di questo tipo di veicolo converte l’energia chimica dell’idrogeno in energia meccanica in uno di due modi possibili: con la combustione interna o con la conversione elettrochimica in una cella a combustibile (o pila a combustibile). Nel caso dei motori a combustione interna dell’idrogeno, il principio è molto simile ai motori tradizionali, solo che in questo caso il combustibile è l’idrogeno invece che combustibili a idrocarburi.

Nel caso invece della conversione per mezzo di celle a combustibile, l’idrogeno viene fatto reagire con l’ossigeno per produrre acqua (che in questo caso è il materiale di scarto) e energia elettrica, che poi verrà trasformata in energia meccanica.

Attualmente esistono già diversi veicoli che funzionano a idrogeno, in diverse forme e con diversi costi. Per esempio la NASA ha scelto da molto tempo di uilizzare l’idrogeno per lanciare nello spazio il suo Space Shuttle. Esiste inoltre un prototipo di automobile a energia solare che utilizza celle rigeneranti (RFC ) per conservare l’energia sotto forma di gas di idrogeno e ossigeno. Può poi convertire questo carburante in energia meccanica per potersi muovere.

L’idea sembra promettente, e moltissime aziende automobilistiche hanno investito tempo e denaro per lo sviluppo di automobili alimentate a idrogeno. Non sempre però ha prevalso l’ottimismo in questo senso, però, visto che diverse aziende, come la Ford e la Toyota hanno preferito scommettere sull’energia elettrica.

Un’industria che al giorno d’oggi decida di investire nella propulsione a idrogeno dovrà per forza di cose scontrarsi con alcune diffcoltà tecniche di non facile soluzione. Primo tra tutti il costo: le celle a combustibile sono ancora molto fragili e costose, per cui serve ancora molta ricerca per renderle più a buon mercato e soprattutto resistenti agli urti e alle vibrazioni che potrebbero subire per strada. In alcuni casi vengono inoltre utilizzati materiali rari come il platino come catalizzatori, innalzando notevolmente il costo di produzione. Negli ultimi anni, però, l’introduzione di nanometalli al nikel-stagno hanno contribuito a una diminuzione dei costi.

Un’altra preoccupazione a cui si va incontro nella produzione di celle a idrogeno è il congelamento. Il vapore acqueo presente internamente alle celle, infatti, congela a temperature inferiori dello 0 Celsius, rendendo il motore inutilizzabile alla partenza (dopo la partenza, il calore generato dal motore stesso manterrebbe il vapore acqueo allo stato gassoso), inoltre l’aumento del volume dovuto al congelamento dell’acqua spaccherebbe la maggior parte dei motori a idrogeno ingegnerizzati finora.

Bisogna anche tenere conto che l’idrogeno non è presente in natura come i combustibili fossili che utilizziamo al momento. Va invece prodotto in centrali specifiche e poi trasportato attraverso complesse infrastrutture per renderlo accessibile alla popolazione. Questo fattore va tenuto in considerazione anche quando si fa il computo dei gas serra e delle emissioni inquinanti nei vari sistemi di trasporto.

Infatti se il motore stesso non produce CO2 o altri gas inquinanti (se non si considera il vapore acqueo, che invece rappresenta anch’esso un gas serra), il processo di produzione dell’idrogeno emette allo stato attuale più CO2 e gas inquinanti di quanto non facciano le automobili a idrocarburi. Sebbene sia infatti possibile utilizzari fonti rinnovabili di energia per produrre idrogeno (come l’energia solare o eolica), la maggiorparte dell’idrogeno prodotto attualmente utilizza energia fossile, e l’85% dell’idrogeno viene prodotto separando lo zolfo dalla benzina.

L’idrogeno può anche essere estratto dall’acqua tramite elettrolisi, ma attualmente questo è il metodo più  inefficiente e di conseguenza non viene utilizzato. Inoltre le tecniche per il trasporto, la conservazione e la compressione dell’idrogenosono ancora inefficienti ed inquinanti. La produzione di idrogeno attraverso fonti rinnovabili di energia o tramite biomassa produrrebbe valori vicini a zero di emissioni inquinanti, soprattutto nel caso della biomassa in cui si assume che l’emissione prodotta con la produzione dell’idrogeno vada a sostituire quella che veniva emessa dalla biomassa precedente. Considerazioni simili, però, valgono anche per la produzione di biodiesel, che potrebbe essere utilizzato con poche o zero modifiche dai veicoli attuali, con motori relativamente efficienti e molto meno costosi.

A causa di queste difficoltà tecniche lo scorso Maggio il segretario del Dipartimento dell’Energia americano ha annunciato che non considerava realizzabile su grande scala una mobilità tramite idrogeno per i prossimi 10-20 anni (forse mai, ha detto in altre occasioni). Non ha però tagliatoi fondi per la ricerca delle celle a idrogeno tout-court, riponendo comunque fiducia nel caso di celle di grandi dimensioni, di tipo stazionario (non montato su una macchina, per intenderci). Il governo americano vuole concentrare i propri sforzi su soluzione di energia alternativa per le macchine con risultati a più breve termine, come l’energia elettrica o il biodiesel.

In effetti spero anch’io che si trovi in tempi ragionevoli un’alternativa ai carburanti fossili, e abbraccerò volentieri qualsiasi soluzione efficiente e funzionale!

25 Commenti »

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  • # 1
    Alessandro
     scrive: 

    Purtroppo di questi tempi il pragmatismo è l’unica arma vincente. Tutti dovrebbero sperare in un mobilità all’idrogeno, se non altro in città perchè gli inquinanti sarebbero nulli. Chiaro e lampante è però che in questi periodi di magra non si possa investire in progetti che forse vedranno le prime applicazioni di qui a 30-40 anni.
    Quindi chapeau per la decisione magari impopolare, ma estremamente dovuta.

  • # 2
    Gianni
     scrive: 

    Ha fatto bene.
    L’auto elettrica è il miglior candidato immediato viste anche le perdite di energia nella produzione dell’idrogeno che, giustamente, costituirebbero un onere inutile e dannoso.
    Da non sottovalutare anche il sottoprodotto acquoso delle celle a combustibile, da riciclare in qualche modo in modo che non si disperda nell’ambiente come vapore acqueo aumentando di molto gli sconvolgimenti microclimatici nonchè l’effetto serra.

  • # 3
    RickTheSnake
     scrive: 

    ottima decisione e soprattutto bell’articolo, visto che in questi ultimi anni si è fatta passare l’auto a idrogeno come cosa già fatta e pronta all’uso, deus ex machina (sic) che avrebbe dovuto risolvere i problemi di inquinamento dell’umanità, quando in realtà se guardiamo le percentuali la fetta piu’ grossa dell’inquinamento ambientale non arriva dai mezzi di trasporto ma dall’industria, ergo ottima la decisione di investire sulle celle a combustibile e lasciare da parte un progetto che con i mezzi attuali è irrealizzabile ma che si puo’ raggiungere investendo in altri campi. del resto fossimo stati in italia quei soldi sarebbero stati semplicemente stralciati dalla ricerca e non certo reinvestiti…

  • # 4
    v1
     scrive: 

    saggia scelta!
    forse sono preferibile le fuel cell a butanolo (o forse era un’altro alcolo, non ricordo), ma comunque sono anch’io scettico che possano essere impiegate su vasta scala per le automobili.
    piuttosto, forse, in sostituzione delle batterie per computer portatili.

  • # 5
    Wilfrick
     scrive: 

    Mah, dubito che il vapor acque prodotto dalle auto sia dannoso come gas serra, sarebbe niente in confronto all’emissione di vapore dei vegetali, evaporazione di mari e laghi, ecc. Più che altro in inverno si avrebbero le “nuvole” sulle strade (condensa immediata del vapore), non ci si vedrebbe niente, nebbia fitta per le auto che seguono, per non parlare della lastra di ghiaccio che si avrebbe sempre sull’asfalto. (chi ha visto i bus a idrogeno in america mi ha raccontato di metricubi di vapore uscire dal posteriore dei veicoli, rendendo cieche le auto dietro).
    Il vero problema è la produzione di idrogeno. Chissà perchè alcuni petrolieri investono nella ricerca… perchè a loro va benissimo: l’idrogeno verrà prodotto con la benzina, tant’è che ci sono (progetti?) pompe di benzina che convertono in “realtime” la benza in idrogeno, buttando tranquillamente nell’atmosfera tutta la merda che viene scartata… assurdo! (cose che mi sono state riferite, pertanto non posso darle sicure al 100%).

  • # 6
    arkanoid
     scrive: 

    Un po’ di tempo fa ho mandato una piccola nota a FPT riguardo un progetto di vettura elettrica alimentata a Fuel cell/elettrolisi con acqua in circuito chiuso, vedremo se ne faranno qualcosa ;)

  • # 7
    Andrea
     scrive: 

    Visto i tempi che corrono direi che non ci fossero altre possibilità.
    Le uniche nazioni che stanno spingendo molto su soluzioni “definitive” sono gli arabi e la norvegia (nazioni che non hanno un debito pubblico e che la crisi la conoscono solo perchè sui giornali c’è scritto).
    Tutti gli altri stanno spingendo su paliativi o su soluzioni che sono finte soluzioni (leggasi Gpl/metano).
    D’altra parte le pressioni economiche fatte dalle lobby pretolifero sono di quanto più forte esiste al mondo quindi per ora si tratta di “limitare i danni”.

  • # 8
    v1
     scrive: 

    @wilfrick: non avevo mai pensato a quegli aspetti, ma c’è da dire che la locomozione elettrica alimentata da fuel cell è più efficiente di un motore a combustione a idrogeno, e perciò non si avrebbe a che fare con delle vaporiere, e l’emissione di vapore dovrebbe essere più contenuta di quanto dici.
    ad ogni modo l’acqua è il gas serra più potente, o tra i più potenti, se non altro per l’abbondanza. d’altra parte quando c’è un eccesso d’acqua in atmosfera relativamente alla temperatura locale il vapore precipita e piove. quindi non credo ci sarebbero danni da questo punto di vista.

    @andrea: il metano non è una finta soluzione. è il futuro, insieme alle auto elettriche o ibride e anche -sfortunatamente- al diesel misto bio-diesel.
    sul gpl sono d’accordo.

  • # 9
    minuz
     scrive: 

    senza contare che l’idrogeno ha un bruttissimo vizio, ESPLODE molto più facilmente della benzina:
    “L’idrogeno è un gas altamente infiammabile e forma con l’aria miscele esplosive (campo d’infiammabilità in aria a pressione atmosferica 4% – 74,5%). Reagisce inoltre violentemente con il cloro e il fluoro. Basta liberare una fuga di idrogeno a contatto con Ossigeno per innescare una violenta esplosione oppure una fiamma invisibile e pericolosa che produce acqua in gas.

    L’acqua pesante (o ossido di deuterio) D2O è tossica per molte specie. La quantità necessaria a uccidere un uomo comunque è notevole.”

    Fonte : wikipedia
    http://it.wikipedia.org/wiki/Idrogeno#Precauzioni

  • # 10
    MAGNO
     scrive: 

    è giusto così, l’auto a idrogeno è una immane vaccata. tanto vale fare il passaggio diretto alle celle e avere un rendimento migliore. già il rendimento del motore a benzina fa schifo, non arriva al 40% a idrogeno scende ancora. un motore elettrico a regime massimo arriva a punte del 80% direi che non c’è manco da immaginarsi qual’è la soluzione migliore.

  • # 11
    Cael
     scrive: 

    Ottima scelta. Obama si sta dimostrando sempre più un ottimo presidente. Sinceramente credo che il futuro sarà l’auto elettrica. I motori a carburante, qualunque esso sia, saranno sempre macchine a bassissimo rendimento, a differenza di una centrale elettrica di qualunque fattura. Personalmente spingerei i finanziamenti per portare ad una standardizzazione delle batterie per auto, in modo da avere dei sistemi che funzionino alla stregua delle batterie dei cellulari, dove terminata la carica si va dal distributore e in 30 secondi estraggono la batteria scarica per sostituirla con quella carica.

  • # 12
    PB
     scrive: 

    Utilizzare l’idrogeno come vettore energetico (alias carburante) con le attuale tecnologie è una follia, e questo indipendentemente che si usi un motore a combustione o una cella a combustibile.
    L’idrogeno gassosos è estremamente pericoloso da maneggiare, provare a informarsi.
    L’idrogeno è ottimo sopratutto per clamore mediatico e giornalisti che con poca voglia e capacità di approfondire.
    Inoltre va valutata attentamente l’emissione complessiva della filiera, e non del solo uso finale.
    In tale ottica e considerando le complicazioni di sicurezza associate, e a meno di rilevanti innovazioni, per un bel pò saranno maggiormente apetibili soluzioni più classiche, magari prodotte da fonti rinnovabili.

  • # 13
    Lybra
     scrive: 

    Un sentito applauso e una sincera stretta di mano all’autrice dell’intervento: di tanti articoli pro e contro l’idrogeno questo è l’unico in cui si fa notare che una grandissima parte di idrogeno verrebbe prodotta utilizzando combustibili fossili e che l’elettrolisi è un procedimento da evitare.

    Un’ottima analisi a tutto campo che non considera solo ciò che esce dal tubo di scarico ma tutto il ciclo industriale del carburante e dei nuovi veicoli!Questa si che è un’analisi ben fatta!

  • # 14
    Roberto
     scrive: 

    >La produzione di idrogeno attraverso fonti rinnovabili
    >di energia o tramite biomassa produrrebbe valori vicini
    >a zero di emissioni inquinanti,

    Questo è vero in generale, non solo per l’idrogeno, o sbaglio?!?

    >[…]soprattutto nel caso della biomassa in cui si
    >assume che l’emissione prodotta con la produzione
    >dell’idrogeno vada a sostituire quella che veniva
    >emessa dalla biomassa precedente.

    Volevi dire che le sostanze immesse in atmosfera durante la combustione, erano state in precedenza assorbite da un processo inverso?!?!?

    >Considerazioni simili, però, valgono anche per la
    >produzione di biodiesel, che potrebbe essere utilizzato con poche o zero modifiche dai veicoli
    >attuali, con motori relativamente efficienti e molto
    >meno costosi.

    Non proprio secondo me, in quanto il biodisel azzera il bilancio delle materie prime, ma non quello della lavorazione. Cioé l’energia che si spende per seminare, irrigare e far crescere la materia prima, le energie spese per la raccolta e la lavorazione, e non sono affatto poche, rendono il bilancio negativo! A meno di non far lavorare i trattori, le pompe dell’acqua e tutti gli impianti di lavorazione con fonti rinnovabili… ma ciò diminuirebbe enormemente la resa, e rimarrebbero comunque esclusi pesticidi e prodotti chimici per la cura delle piante…

    Ricordo di una puntata di Superquark in cui veniva affermato che poddisfare il fabbisogno italiano di carburanti per mezzi di trasporto, servirebbe una superficie coltivata a biodisel, grande quanto la Pianura Padana. Tutte superfici sottratte all’agricoltura a fini alimentari, ma il mondo ha fame.. Tra l’altro, in Brasile (uno dei paesi che ha investito seriamente sul biodisel), si usa il pretesto di creare nuovi terreni per le coltivazioni per disboscare ed ottenere legno…

    Ultimi due cenni per completare l’articolo: perché non cercare di contenere gli spostamenti? Conosco una coppia di fidanzati originari di estremi opposti dell’Italia, che lavorano nella stessa azienda (l’Enel), agli estremi opposti del loro luogo di origine (su questo ognuno può raccontare la propria storia…). Senza parlare poi spostamenti assurdi di merci, come le acque in bottiglia, che attraversano l’Italia in direzioni opposte.
    Infine, l’altra strada ovvia è quella di incentivare il trasporto a piedi ed in bicicletta, a discapito però dei consumi e quindi contro la crisi economica…

  • # 15
    densou
     scrive: 

    c’è poi che ha già fatto le proprie scelte:

    http://www.icenews.is/index.php/2009/06/01/norway-opens-first-stretch-of-hydrogen-highway/

    Vapore acqueo un gas serra ? lol, allora chi produce energia dal geotermico per la fortuna di poterlo avere è un cattiFone ? gh

    mentre il Portogallo ha deciso di adottare la più “banale” soluzione: motori elettrici x tutti.

  • # 16
    v1
     scrive: 

    ma che cattivone.. ma come ragioni?
    il vapore acqueo causa effetto serra. punto. non è detto che sia un problema. anzi l’effetto serra è necessario a mantenere il clima a cui siamo abituati e non si può evitare. le preoccupazioni degli ambientalisti stanno nel fatto che un eccessivo effetto serra dovuto all’aumento della quantità di gas che permangono molto tempo in atmosfera quali la CO2 potrebbe essere dannoso a causa dell’innalzamento di temperatura provocato.
    purtroppo ci sono i politici ambientalisti, con la loro mentalità del cattivone e scarse basi scientifiche, che non fanno altro che dire cazzate.

  • # 17
    David
     scrive: 

    Come la mettiamo con gli NOx?
    Negli articoli si legge sempre che la reazione tra H2 e O2 produce solo acqua e quindi è ad inquinamento zero, questa però è pura teoria in quanto la combustione all’interno di un motore avviene tra H2 ad ARIA. Quella che potrebbe sembrare una insignificante differenza non lo è affatto: l’aria contiene oltre il 70% di azoto e la formazione degli NOx avviene semplicemente riscaldando l’aria sopra i 1100 degC. Potrebbe avvenire anche all’interno di un forno elettrico, se arrivasse a tale temperatura.
    La temperatura di combustione all’interno di un motore a scoppio è ampiamente superiore ai 1100 già con la benzina, figuriamoci con l’H2.
    Quindi NON È VERO che il motore a idrogeno è ad emissione zero.

  • # 18
    v1
     scrive: 

    @david: vero per i motori a combustione, non per le fuel cell.

  • # 19
    Paolo
     scrive: 

    @ densou
    guarda che l’Effetto Serra è un meccanismo INDISPENSABILE per la vita sulla Terra!
    Tra i gas che favoriscono questo fenomeno, l’acqua è il più potente (sia per quantità che per qualità).

    L’ “aumento” dell’ Effetto Serra è FORSE dovuto all’immissione in atmosfera di altri gas serra in quantità superiore a quella “naturale” (tipo CO2; nell’ordine comunque delle centinaia di parti per milione) e alla loro maggiore persistenza ad altra quota.
    La NASA ha registrato l’aumento delle temperature medie di tutti i pianeti del Sistema Solare nel lungo periodo.

    E’ SICURO invece che l’inquinamento globale e locale sia dannoso per la vita in generale, e quindi va indiscutibilmente ridotto: ma senza sensazionalismi o fanatismi.
    La tecnologia dell’idrogeno è immatura, e per certi versi la termodinamica quasi impedisce che venga realizzata, ha fatto benissimo Obama a dirottare quei preziosi fondi verso altri tipi di ricerca.

  • # 20
    densou
     scrive: 

    ehm, uno ha il senso dell’humor assai cinico e subito a bistrattarlo :/

    (almeno lo definisco cinisco, perché si mette a deridere le cose più importanti che quelle futili cui non da importanza)

  • # 21
    Megalosauro
     scrive: 

    la ricerca sull’idrogeno per i mezzi di trasporto era meglio sopprimerla anni fa, si sarebbero risparmiati tanti soldi da destinare alla ricerca sugli accumulatori elettrici, che insieme al motore elettrico sono la giusta soluzione

  • # 22
    Francesco
     scrive: 

    Secondo me il futuro è per macchine elettriche e con accumulo di energia non tramite batterie, ancora costose e inefficienti, ma con batterie a volano. Queste vengono già utilizzate nel KERS utilizzato in formula 1.

    http://it.wikipedia.org/wiki/Volano_(batteria)

  • # 23
    homero
     scrive: 

    come nel caso del nucleare anche in questo mi trovo in totale disaccordo con quanto scritto dalla redattrice.
    L’idrogeno è un carburante fondamentale per il futuro in quanto consente opportunamente stabilizzato con gas inerti di sostituire il metano, inoltre è rinnovabile ed a differenza del biodiesel con un impatto minimo sull’ambiente.
    pertanto l’articolo è forviante sotto molti aspetti…
    l’idrogeno è i metodi di utilizzo/produzione sono metodi fondamentali per il futuro…
    inoltre pensare ad uno sviluppo 20ennale penso sia un buon periodo di sviluppo se pensiamo che l’automobile ha avuto uno sviluppo di gran lunga superiore prima di diventare un prodotto di massa…

    una nota contro la redattrice come sul nucleare: ma chi ti paga per scrivere queste boiate?

  • # 24
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    @homero
    Mi paga il governo americano, cosa ti devo dire….

    In ogni caso, come su gli altri post, credo che tu non abbia letto l’articolo. Non parlo male dell’idrogeno in sé, anzi, spiego come il governo americano abbia aumentato l’investimento sulla ricerca delle fuel cell in campo stabile. In campo mobile, seppure ci siano molti vantaggi, le aziende automobilistiche dovrebbero scontrarsi con una serie di difficoltà tecniche che non sarebbero risolvibili in breve termine. Vista la situazione economica mondiale, soprattutto per quanto riguarda le case automobilistiche, hanno deciso (loro, non io) di deviare la ricerca verso campi con un riscontro più immediato….
    Le critiche vanno bene, ma vorrei che almeno si leggesse l’articolo prima di scriverle.

  • # 25
    Marco27
     scrive: 

    Bellissimo articolo, mi associo su tutto.
    Qualcuno lo può mandare al nostro esimio Governatore Formigoni che ci ha fatto spendere 9 (nove) milioni id Euro per un distributore di idrogeno alla Bicocca che probabilmente non verrà mai usato ? Continuate a votarlo, mi raccomando…scusate l’accento polemico ma quando è troppo è troppo!!

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