Idrogeno (H2), il carburante delle celle a combustibile

L'idrogeno è prodotto su vasta scala da decenni e viene utilizzato come forma di energia e gas nell'industria alimentare, elettronica ed in diversi processi di raffineria. Inoltre, l'idrogeno generato durante alcuni processi chimici come, ad esempio, la produzione di cloro attraverso l'elettrolisi cloro-alcalina, viene spesso bruciato in mancanza di possibilità di impiego redditizie. Ogni anno in tutto il mondo si producono circa 45 milioni di tonnellate di idrogeno, il 95% proveniente da fonti energetiche primarie come metano e greggio.

Perché l'idrogeno? L'utilizzo dell'idrogeno non rappresenta una novità. L'innovazione consiste nell'applicazione come energia secondaria sul mercato, promossa da alcune Case automobilistiche come DaimlerChrysler. La priorità di DaimlerChrysler è realizzare progetti per una mobilità sostenibile. La sostenibilità, in questo ambito, presuppone tre requisiti: massima efficienza e minimo consumo energetico dei sistemi di propulsione degli autoveicoli. Diversificazione delle fonti di energia primaria utilizzate nei trasporti ed incremento della percentuale di carburanti ricavati da fonti rinnovabili nel mix energetico. Ulteriore riduzione delle emissioni, anche dei gas responsabili dell'effetto serra, fino al raggiungimento dell'obiettivo a lungo termine di una mobilità ad "emissioni zero" e di un bilancio neutro di CO2.

Al fine di raggiungere tali obiettivi, l'idrogeno si rivela una fonte energetica secondaria ideale. Infatti, come carburante per i veicoli F-Cell, l'efficienza energetica di questo innovativo sistema di propulsione risulta quasi doppia rispetto a quella dei più moderni motori benzina e diesel. L'enorme vantaggio in termini di efficienza dei sistemi di propulsione F-Cell non può essere colmato neanche attraverso il continuo affinamento dei motori a combustione interna a cui DaimlerChrysler sta contemporaneamente lavorando. Indipendentemente dall'energia primaria e dai processi di produzione adottati per l'idrogeno, i propulsori F-Cell risultano superiori in termini di emissioni rispetto a tutti i motori a combustione interna. I veicoli F-Cell alimentati ad idrogeno compresso, per via del principio stesso di funzionamento, non producono alcun tipo di emissioni. Inoltre, nel caso in cui l'idrogeno venga ottenuto attraverso fonti energetiche rinnovabili, non vengono emesse sostanze nocive neanche durante l'intero ciclo di vita. Il quasi assoluto predominio del petrolio come energia primaria per la trazione degli autoveicoli non è sostenibile in un'ottica di lungo termine per diversi motivi, tra cui: la scarsità di questa risorsa fossile destinata all'esaurimento, il continuo aumento dei prezzi e la consapevolezza che la maggior parte delle riserve petrolifere mondiali sono situate in regioni politicamente instabili. Alla luce di questa situazione, lo scopo della maggior parte dei Paesi consumatori di petrolio consiste nell'emanciparsi da questa dipendenza. L'utilizzo di fonti energetiche alternative per la produzione di carburante, come metano, energia eolica e biomassa, viene sempre più spesso promosso e richiesto. L'idrogeno apre nuove possibilità nella produzione di carburante per autoveicoli da un'ampia gamma di fonti energetiche primarie: infatti, questo gas si può ricavare dal metano, come avviene nella maggior parte dei casi, ed attraverso la trasformazione in vapore del gas naturale. Un'ulteriore strada verso una produzione di idrogeno che garantisca un equilibrio neutro di CO2 è l'utilizzo della biomassa. Anche la produzione dal carbone è ipotizzabile, qualora si riesca a sviluppare sistemi economicamente sostenibili per catturare il biossido di carbonio liberato dalla gasificazione del carbone ("sequestro" di CO2). La corrente generata dalle centrali elettriche consente di produrre idrogeno mediante elettrolisi. La possibilità più avveniristica ed interessante è ottenere idrogeno elettroliticamente da tutte le fonti energetiche rinnovabili a disposizione (energia eolica, solare e geotermica): le fonti energetiche rinnovabili sono infatti risorse quasi inesauribili ed aprono le porte ad una mobilità senza emissioni di CO2. Pertanto, in relazione al consenso sociale e politico, si possono realizzare progetti estremamente diversi da regione a regione.

Disponibilità e costi Alcuni esperti indipendenti sostengono che, a livello mondiale, la quantità disponibile di idrogeno "libero", ovvero attualmente non utilizzato, sia sufficiente ad alimentare più di un milione di veicoli con celle a combustibile. Questa risorsa dovrebbe quindi essere sufficiente fino all'avvio della commercializzazione di questo sistema di propulsione sul mercato. In base al processo produttivo ed alla capacità degli impianti, il prezzo della produzione dell'idrogeno oscilla attualmente fra 2 e 5 Euro al kg (un kg di idrogeno corrisponde all'equivalente energetico di circa 3 litri di gasolio per autotrazione). Uno degli obiettivi da realizzare entro il 2015 è arrivare ad un prezzo al kg pari a 2-3 Euro. I costi di produzione dell'idrogeno, a quel punto, sarebbero paragonabili a quelli della benzina non tassata. Un altro obiettivo consiste nell'aumentare, parallelamente alla crescita del numero mondiale di veicoli F-Cell, la percentuale di idrogeno prodotto da fonti rinnovabili, allo scopo di sfruttare pienamente le enormi potenzialità che questo sistema di propulsione racchiude, in termini di riduzione del consumo di energie primarie e di eliminazione totale delle emissioni di CO2. Le previsioni sui costi dei carburanti sono estremamente difficili da formulare. Ben pochi esperti, due o tre anni fa, avrebbero previsto per il 2006 un prezzo del greggio superiore ai 75 dollari al barile. Allora, infatti, il prezzo era di soli 25 dollari al barile. E' probabile che i carburanti ricavati da energia fossile nei prossimi anni registrino un ulteriore aumento dei prezzi; l'unico elemento di incertezza è la velocità con cui i prezzi cresceranno. La risorsa energetica fossile del petrolio è inoltre destinata a scarseggiare sempre più. Soltanto la futura necessità di sfruttare anche risorse meno feconde come il bitume o la sabbia petrolifera, la cui estrazione in passato era considerata eccessivamente costosa, porterà ad un ulteriore aumento dei prezzi, indipendentemente dalle politiche portate avanti dai Paesi produttori che hanno il maggior impatto sui prezzi. Diversi fattori favoriscono i processi di produzione dei combustibili da fonti rinnovabili. Infatti, l'energia solare e quella eolica sono praticamente inesauribili, e non può quindi verificarsi una scarsità di risorse che influisce sui prezzi. Inoltre, il progresso tecnico dei processi di produzione di energie rinnovabili portano ad un'efficienza sempre maggiore, che a sua volta influenzerà positivamente sui costi di produzione. Questo sviluppo si delinea chiaramente, ad esempio, nei processi per la produzione di corrente mediante energia eolica. I combustibili ricavati da fonti energetiche fossili diventeranno in futuro sempre più costosi e quelli derivati da fonti rinnovabili tenderanno a diventare sempre più convenienti. Inoltre, la maggiore efficienza dei sistemi di autotrazione con celle a combustibile contribuirà a rendere la propulsione sempre più economica.

Risposta del mercato e politiche future A causa dei costi elevati dell'energia rinnovabile che si dovranno sostenere ancora per diversi anni, è necessario promuovere queste forme energetiche anche attraverso un idonee politiche strategiche. Infatti, i legislatori di tutto il mondo devono adottare politiche in grado di avviare un drastico cambiamento nei metodi di approvvigionamento energetico, per prevenire eventuali difficoltà di reperimento delle risorse, limitare la dipendenza dai Paesi fornitori e ridurre le emissioni di CO2 ed altre sostanze nocive. Questo profondo mutamento è caratterizzato dall'utilizzo di diverse fonti energetiche primarie, al posto del predominio di pochi vettori di energia, e dalla creazione di un numero sempre maggiore di strutture di approvvigionamento decentrate, sulla base di centri di rifornimento regionali ottimizzati.

DaimlerChrysler sostiene la necessità di questo profondo cambiamento e con la sua strategia "Sulla strada verso la mobilità sostenibile" ha sviluppato un progetto a breve, medio e lungo termine che indica la direzione da seguire per un duraturo approvvigionamento energetico che garantisca la mobilità individuale. In questo ambito, l'idrogeno prodotto da fonti rinnovabili, come carburante per autotrazione, è al centro dell'obiettivo di una mobilità sostenibile, in quanto priva di emissioni ed ottimizzata in termini di efficienza. Considerati gli evidenti vantaggi nel complesso dell'intero processo di produzione, DaimlerChrysler crede che lo sviluppo dell'utilizzo di questa energia secondaria nei veicoli F-Cell, offra le maggiori potenzialità per il raggiungimento di questo ambizioso obiettivo. Oltre all'obiettivo di una mobilità sostenibile, DaimlerChrysler, insieme ai suoi partner nei progetti di sperimentazione a livello mondiale, è attenta alla risposta dei Clienti. A tal fine, rifornire un veicolo di idrogeno deve risultare un procedimento rapido e comodo come il rifornimento di una vettura benzina o diesel. L'esperienza raccolta nelle stazioni di rifornimento utilizzate nel corso degli attuali progetti di sperimentazione dimostra che questo è possibile già oggi. In queste stazioni, anche le persone che vedono per la prima volta un distributore di idrogeno sono in grado di riempire i serbatoi a pressione senza problemi ed in meno di tre minuti. Per i produttori degli impianti di rifornimento, quindi, queste caratteristiche rappresentano una sfida perfettamente risolvibile. I Clienti devono disporre anche delle necessarie infrastrutture di approvvigionamento. In questo ambito, è necessario che le Case automobilistiche collaborino con le aziende energetiche per sviluppare una rete di distribuzione adeguata. Dopo aver costruito con successo alcune stazioni di rifornimento nelle attuali sedi sperimentali, si tratta di creare, tra il 2010 ed il 2015, una serie di "cluster" o "minireti" nelle regioni interessate, per unirle tra loro negli anni successivi lungo le strade a scorrimento veloce. In questo ambito, è fondamentale una sufficiente capillarità della rete di distribuzione ed un'efficienza tecnica degli impianti. Ad esempio, questi ultimi devono essere predisposti al rifornimento di idrogeno con pressione di 700 bar, al posto dei 350 bar utilizzati fino ad oggi, al fine di consentire anche il raddoppio dell'autonomia dei veicoli. In altri termini: la tecnica di rifornimento deve evolvere parallelamente ed in armonia con il continuo perfezionamento dei veicoli.