Veicolo a idrogeno

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Un veicolo a idrogeno è un veicolo che utilizza l'idrogeno come combustibile. Con tale espressione ci si può riferire sia ad un'automobile, sia ad un altro qualsiasi mezzo di trasporto ad idrogeno, come un aeromobile. Questi veicoli convertono l'energia chimica dell'idrogeno in energia meccanica, bruciandolo in un motore a combustione interna o facendolo reagire con l'ossigeno in una pila a combustibile, producendo elettricità. La diffusione su larga scala dell'idrogeno come combustibile nei trasporti è l'elemento chiave della cosiddetta economia dell'idrogeno.

Sulla Terra l'idrogeno non si può trovare libero in natura, e perciò non va considerato una fonte di energia, ma un vettore energetico. Al momento viene prodotto principalmente dal metano o da altri combustibili fossili. Tuttavia, può essere prodotto da varie altre sorgenti (come l'energia eolica, solare o nucleare) che sono però o intermittenti o troppo poco concentrate o troppo ingombranti per poter alimentare direttamente un veicolo. Sono allo studio integrati eolico-idrogeno basati sull'elettrolisi dell'acqua, in modo tale da poter ridurre sufficientemente i costi e produrre abbastanza energia da poter competere con le fonti tradizionali[1].

Diverse aziende stanno iniziando a sviluppare tecnologie che potrebbero essere impiegate per sfruttare il potenziale dell'idrogeno nel campo dei trasporti. Il vantaggio nell'utilizzare l'idrogeno come vettore energetico sta nel fatto che, se l'idrogeno venisse ricavato senza l'utilizzo di combustibili fossili, i veicoli non contribuirebbero all'apporto di anidride carbonica nell'atmosfera. L'idrogeno presenta però diversi svantaggi: essendo un gas possiede un minore contenuto di energia a parità di volume rispetto ad altre fonti; la sua liquefazione, che risolverebbe in parte il problema, richede energia e rende perciò l'uso dell'idrogeno meno efficiente; lo stoccaggio e il trasporto presenta vari problemi e richiede un ingente investimento in infrastrutture per la distribuzione; infine, il processo di produzione tramite elettrolisi non è ancora abbastanza efficiente.

Veicoli[modifica | modifica sorgente]

Autobus, treni, biciclette, battelli, cargo bikes, golf cart, motocicli elettrici (ENV), sedie a rotelle, navi, aerei, sottomarini e razzi possono già andare a idrogeno. La NASA usa l'idrogeno per lanciare gli Space Shuttles nello spazio. C'è anche una vettura giocattolo di lavoro che funziona a energia solare, utilizzando una cella a combustibile rigenerativa per immagazzinare energia sotto forma di idrogeno e ossigeno. Si può quindi convertire il combustibile di nuovo in acqua per liberare l'energia solare[2].

L'attuale record di velocità per un veicolo alimentato a idrogeno è 461,038 km/h stabilito dal Buckeye Bullet 2 Team dell'Università statale dell'Ohio, che ha conseguito una velocità "flying-mile" di 450,628 km/h presso la Bonneville Salt Flats nell'Agosto 2008. Per i veicoli di styling, l'attuale record per un veicolo alimentato a idrogeno è 333,38 km/h, stabilito da un prototipo Ford Fusion Hydrogen 999 Fuel Cell Race Car a Bonneville Salt Flats in Wendover, Utah nel mese di agosto 2007. È stato accompagnato da un grande serbatoio di ossigeno compresso per aumentare la potenza. Honda ha anche creato una concept car chiamata FC Sport, che può essere in grado di battere quel record, se messa in produzione[3].

Automobili[modifica | modifica sorgente]

Sequel, un veicolo alimentato da celle a combustibile da General Motors
Ford Edge, concept car ibrida idrogeno-elettrica

Molte aziende stanno attualmente studiando la fattibilità per costruire automobili ad idrogeno, e alcune case automobilistiche hanno cominciato a svilupparle. Il finanziamento è venuto sia da fonti private che governative. Tuttavia, il Ford ha abbandonato i suoi piani per sviluppare macchine a idrogeno, affermando che "Il prossimo passo importante nel piano di Ford è quello di aumentare nel tempo il volume di veicoli elettrici"[4]. Allo stesso modo, la francese Renault-Nissan ha annunciato nel 2009 che sta annullando i suoi sforzi nella ricerca e sviluppo per le auto a idrogeno[5]. A partire da ottobre 2009, il CEO di General Motors Fritz Henderson ha osservato che GM ha ridotto il suo programma sull'idrogeno perché il costo di costruzione di auto a idrogeno è stato troppo alto. "E 'ancora lontana la strada per la commercializzazione", ha detto. Il Chevrolet Volt ha probabilmente un costo di circa 40.000 $, mentre un veicolo a idrogeno costa circa 400.000 $[6]. Le vetture a idrogeno sono nella maggior parte attualmente disponibili solo come modelli dimostrativi per locazione in numero limitato e non sono ancora pronti per l'uso pubblico. Il numero stimato di veicoli alimentati a idrogeno negli Stati Uniti è stato di 200 a partire da ottobre 2009, la maggior parte in California[7].

Honda ha introdotto il suo veicolo a celle a combustibile nel 1999, chiamato FCX e da allora ha introdotto la seconda generazione FCX Clarity. Nel 2007 presso la Greater Los Angeles Auto Show, la Honda ha presentato il primo modello di produzione della FCX Clarity. La commercializzazione limitata della FCX Clarity è iniziata nel giugno 2008 negli Stati Uniti, ed è stato introdotta in Giappone nel novembre 2008[8]. La FCX Clarity è disponibile solo negli Stati Uniti a Los Angeles, dove sono disponibili 16 stazioni di rifornimento di idrogeno, e dal luglio 2009, 10 clienti hanno affittato la Clarity per 600$ al mese[9]. Honda ha dichiarato che potrebbe iniziare la produzione di massa dei veicoli FCX entro il 2020[9] e ribadito, nel 2009, che continua a investire risorse nello sviluppo delle celle a combustibile a idrogeno, che lo vede come "la miglior scommessa a lungo termine[10].

Nel 2008, Hyundai ha annunciato l'intenzione di produrre 500 veicoli Fuel Cells entro il 2010 e ad avviare la produzione di massa dei suoi veicoli FC nel 2012[11]. Nei primi mesi del 2009, la Daimler AG ha annunciato piani per iniziare la sua produzione di veicoli FC nel 2009 con l'obiettivo di 100.000 veicoli nel 2012-2013[12][13]. Nel 2009, la Nissan ha iniziato a testare un nuovo veicolo FC in Giappone[14].

Nel settembre del 2009, Daimler, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Kia, Renault, Nissan e Toyota, hanno rilasciato una dichiarazione congiunta sul loro impegno a sviluppare e lanciare veicoli elettrici a celle a combustibile già nel 2015[15].

Nel febbraio del 2010 la Lotus Cars ha annunciato che stava sviluppando una flotta di taxi a idrogeno a Londra, con la speranza di essere pronti per testarli ai giochi olimpici del 2012. Il vice sindaco di Londra, Kit Malthouse, ha detto che sei stazioni di rifornimento dovrebbero essere disponibili e che circa 20-50 taxi dovrebbero essere in funzione da allora, così come 150 autobus alimentati a idrogeno[16].

Nel marzo del 2010, la General Motors ha detto di non aver abbandonato la tecnologia fuel-cell e tuttavia mirato per presentare veicoli a idrogeno a clienti entro il 2015. Charles Freese, direttore esecutivo di GM, ha dichiarato che la società ritiene che sia i veicoli a celle a combustibile, sia i veicoli elettrici a batteria sono necessari per la riduzione dei gas a effetto serra e la riduzione della dipendenza dal petrolio, e gli Stati Uniti dovrebbero seguire la Germania e il Giappone adottando una strategia più uniforme sulle opzioni di tecnologia avanzata. Entrambi hanno annunciato l'intenzione di aprire 1.000 stazioni di rifornimento ad idrogeno.[17]

Autobus[modifica | modifica sorgente]

Gli autobus a celle a combustibile (in contrasto con gli autobus a idrogeno) vengono testati da diversi produttori in diversi luoghi. Il Fuel Cell Bus Club è una collaborazione nata a livello mondiale per testare bus a celle a combustibile.

L'idrogeno è stato inizialmente immagazzinato in serbatoi montati sul tetto, sebbene i modelli sono ora incorporati a bordo. Alcuni modelli a due piani utilizzano il serbatoio nella parte centrale tra i due piani.

Biciclette[modifica | modifica sorgente]

Pearl Hydrogen Power Sources di Shanghai, ha presentato una bicicletta a idrogeno al 9° China International Exhibition per Gas Technology, Equipment and Applications nel 2007.

Motocicli e scooter[modifica | modifica sorgente]

L'azienda produttrice della ENV sviluppa motocicli elettrici alimentati da celle a combustibile, incluso il Suzuki Crosscage. Altri produttori come Vectrix stanno lavorando su scooters alimentati a idrogeno[18].Infine, sono in corso di sviluppo scooters ibridi elettrico-fuel cells come il Suzuki Burgman[19] e il FHybrid.[20]

Quads[modifica | modifica sorgente]

L'H-Due della Autostudi S.r.l[21] è un quad alimentato a idrogeno, in grado di trasportare da uno a tre persone.

Trattori[modifica | modifica sorgente]

È stata presentata una concept per un trattore alimentato a idrogeno.[22]

Aerei[modifica | modifica sorgente]

Il Boeing a Fuel Cell alimentato da una cella a combustibile a idrogeno

Compagnie come la Boeing, la Lange Aviation GmbH, e la German Aerospace Center perseguono l'idrogeno come carburante per i velivoli con equipaggio e senza equipaggio. Nel febbraio 2008 Boeing ha testato un volo umano con un piccolo aereo alimentato da una cella a combustibile a idrogeno. Sono stati testati anche gli aerei a idrogeno senza equipaggio[23]. Per gli aerei passeggeri di grandi dimensioni, tuttavia, il The Times ha riferito che "Boeing ha detto che le celle a combustibile a idrogeno erano improbabili come potenza primaria ai motori dei velivoli di grandi dimensioni per passeggeri, ma potrebbero essere utilizzati come alimentazione di backup o unità ausiliarie".[24]

In luglio 2010 la Boeing ha presentato il suo aeromobile a pilotaggio remoto (anche detto UAV) Phantom Eye a idrogeno, alimentato da due motori a combustione interna di Ford che sono stati convertiti per funzionare con l'idrogeno.[25]

In Europa, lo Reaction Engines A2 è stato proposto per utilizzare le proprietà termodinamiche dell'idrogeno liquido, per raggiungere velocità molto elevate, in volo a lunga distanza (agli antipodi) bruciando il combustibile in un motore a getto preraffreddato.

Celle a combustibile (Fuel cell)[modifica | modifica sorgente]

Una pila a combustibile (detta anche cella a combustibile dal nome inglese fuel cell) è un dispositivo elettrochimico che permette di ottenere elettricità direttamente da certe sostanze, tipicamente da idrogeno ed ossigeno, senza che avvenga alcun processo di combustione termica.

L'efficienza o rendimento delle pile a combustibile può essere molto alta; alcuni fenomeni però, come la catalisi e la resistenza interna, pongono limiti pratici alla loro efficienza.

Pila a combustibile dimostrativa costituita da dodici celle

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Wind-to-Hydrogen Project, Laboratorio Nazionale sulle Energie Rinnovabili (NREL), Dipartimento statunitense dell'energia..
  2. ^ Thames & Kosmos kit, Other educational materials, and many more demonstration car kits.
  3. ^ New Hydrogen-Powered Land Speed Record from Ford, Motorsportsjournal.com. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  4. ^ "Ford Business Plan", December 2, 2008
  5. ^ Dennis, Lyle. "Nissan Swears Off Hydrogen and Will Only Build Electric Cars", All Cars Electric, February 26, 2009
  6. ^ Blanco, Sebastian. "GM CEO: electric cars require teamwork; hydrogen cars 10x more expensive than Volt", green.autoblog.com, October 30, 2009
  7. ^ Whoriskey, Peter. "The Hydrogen Car Gets Its Fuel Back", Washington Post, October 17, 2009
  8. ^ Honda Motor Company, Honda Announces First FCX Clarity Customers and World’s First Fuel Cell Vehicle Dealership Network as Clarity Production Begins, 16 giugno 2008. URL consultato il 1º giugno 2009.
  9. ^ a b Bloomberg News, Hydrogen-powered vehicles on horizon, Washington Times, 24 agosto 2009. URL consultato il 5 settembre 2009.
  10. ^ Abuelsamid, Sam. "Honda pulls out of Frankfurt to save costs, starts testing FCX in Germany", AutoBloggreen, April 2, 2009
  11. ^ "Hyundai Will Have Hybrids Next Year - And Fuel Cells in 2012?" Wired.com, March 2008
  12. ^ Produktion der Brennstoffzelle beginnt schon im Sommer (German), Auto-motor-und-sport.de, 29 gennaio 2009. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  13. ^ Daimler starts small series production of fuel cell vehicles in summer 2009
  14. ^ Nissan Starts Vehicle Testing of New Fuel-cell Technology, Japanesesportcars.com, 25 febbraio 2009. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  15. ^ Scott Doggett "9 Major Automakers Sign Letter Agreeing to Develop and Launch Fuel-Cell Vehicles" Green car advisor-Edmunds, Sep 9, 2009
  16. ^ Jha Alok. "Hydrogen taxi cabs to serve London by 2012 Olympics". The Guardian, 22 February 2010
  17. ^ Alan Ohnsman. "GM to Maintain Hydrogen Push as Plug-In Volt Readied for Sale". BusinessWeek, March 17, 2010
  18. ^ Hydrogen scooter by vectrix, Jalopnik.com, 13 luglio 2007. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  19. ^ Suzuki Burgman fuel-cell scooter, Hydrogencarsnow.com, 27 ottobre 2009. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  20. ^ Fhybrid fuel cell-electric hybrid scooter, Io.tudelft.nl. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  21. ^ Autostudi S.r.l. H-Due, Ecofriend.org, 15 aprile 2008. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  22. ^ New Holland Wins Gold for Energy Independent Farm Concept or Hydrogen-powered tractor in an Energy Independent Farm
  23. ^ Ion tiger hydrogen UAV, Sciencedaily.com, 15 ottobre 2009. URL consultato il 12 dicembre 2010.
  24. ^ David Robertson, Boeing tests first hydrogen powered plane, London, The Times, 3 aprile 2008.
  25. ^ oeing's 'Phantom Eye' Ford Fusion powered stratocraft, The Register date= 13-07-2010. URL consultato il 14 luglio 20103.

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]