Spiegato: come le auto possono funzionare con l'idrogeno?
La Corte Suprema ha chiesto al governo di esaminare la fattibilità della tecnologia basata sull'idrogeno per affrontare l'inquinamento atmosferico veicolare nella capitale. L'India sta osservando da vicino il Giappone, che ha compiuto progressi in questo campo.
L'India sta osservando da vicino il Giappone, che ha compiuto progressi in questo campo. In vista delle Olimpiadi di Tokyo del prossimo luglio, il Giappone si prepara a mettere sulle proprie strade migliaia di veicoli basati sulla tecnologia delle celle a idrogeno, note anche come 'celle a combustibile'. La leadership del Giappone nell'applicazione pratica del ciclo del combustibile a idrogeno e la ricerca in corso in questo campo presso il Centro di ricerca internazionale per l'energia all'idrogeno dell'Università di Kyushu, sono studiati da vicino dal governo indiano mentre prepara un progetto alimentato a idrogeno. Ciò avviene sullo sfondo della Corte Suprema che ha ordinato al governo il 13 novembre di esaminare la fattibilità dell'introduzione di tale tecnologia per affrontare l'inquinamento atmosferico nella regione della capitale nazionale.
Come funziona la cella a combustibile a idrogeno?
Il cuore dei veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) è un dispositivo che utilizza una fonte di carburante, come l'idrogeno, e un ossidante per creare elettricità mediante un processo elettrochimico. In parole povere, la cella a combustibile combina idrogeno e ossigeno per generare una corrente elettrica, l'acqua è l'unico sottoprodotto. Come le batterie convenzionali sotto i cofani delle automobili, anche le celle a combustibile a idrogeno convertono l'energia chimica in energia elettrica. Da una prospettiva di fattibilità a lungo termine, i FCEV sono annunciati come veicoli del futuro, dato che l'idrogeno è la risorsa più abbondante nell'universo.
clicca per ingrandire Quindi un FCEV è un veicolo convenzionale o un veicolo elettrico (EV)?
Mentre le celle a combustibile generano elettricità attraverso un processo elettrochimico, a differenza di un veicolo elettrico a batteria, non immagazzina energia e, invece, si basa su una fornitura costante di carburante e ossigeno, allo stesso modo in cui un motore a combustione interna si basa su una costante fornitura di benzina o diesel e ossigeno. In questo senso, può essere visto come simile a un motore a combustione interna convenzionale.
Ma a differenza delle auto con motore a combustione, non ci sono parti mobili nella cella a combustibile, quindi sono più efficienti e affidabili al confronto. Inoltre, non c'è combustione a bordo, nel senso convenzionale.
A livello globale, i veicoli elettrici sono raggruppati in tre grandi categorie:
* BEV come Nissan Leaf o Tesla Model S, che non hanno motore a combustione interna o serbatoio del carburante e funzionano con una trasmissione completamente elettrica alimentata da batterie ricaricabili.
* I veicoli elettrici ibridi convenzionali o HEV come la Toyota Camry venduti nel paese combinano un sistema di motore a combustione interna convenzionale con un sistema di propulsione elettrica, risultando in una trasmissione del veicolo ibrido che riduce sostanzialmente il consumo di carburante. La batteria di bordo in un ibrido convenzionale viene caricata quando il motore IC alimenta la trasmissione.
* Anche i veicoli ibridi plug-in o PHEV, come la Chevrolet Volt, hanno una trasmissione ibrida che utilizza sia un motore a combustione interna che energia elettrica per la forza motrice, supportata da batterie ricaricabili che possono essere collegate a una fonte di alimentazione.
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* I FCEV sono ampiamente considerati la prossima frontiera della tecnologia dei veicoli elettrici. FCEV come Mirai di Toyota e Clarity di Honda utilizzano l'idrogeno per alimentare un motore elettrico di bordo. Poiché sono alimentati interamente da elettricità, i FCEV sono considerati veicoli elettrici, ma a differenza dei BEV, la loro autonomia e i processi di rifornimento sono paragonabili alle auto e ai camion convenzionali.
clicca per ingrandire A quali usi può essere utilizzata la tecnologia?
Il mercato dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno è dominato dalle giapponesi Toyota e Honda, insieme alla sudcoreana Hyundai. Mentre il successo dello sviluppo dell'idrogeno fornirebbe energia per i trasporti e l'energia elettrica, un vantaggio è l'ampia disponibilità di risorse per la produzione di idrogeno.
Il Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria (METI) del Giappone ha pubblicato una 'Tabella di marcia strategica per l'idrogeno e le celle a combustibile' nel 2014, con un aggiornamento rivisto nel marzo 2016, con l'obiettivo di realizzare una società dell'idrogeno. Le celle a combustibile stazionarie, le celle a combustibile più grandi e potenti, sono state progettate per fornire una fonte di alimentazione più pulita e affidabile in loco a ospedali, banche, aeroporti e abitazioni. Una cella a combustibile continua a produrre energia finché vengono forniti combustibile e ossidante. Le celle a combustibile portatili potrebbero trovare altre applicazioni oltre ai veicoli.
Roger Hertzenberg, CEO di Uno-X Hydrogen, che sviluppa stazioni di idrogeno in Norvegia, leader mondiale nella tecnologia dei veicoli ecologici, ha detto questo sito web : I veicoli elettrici a celle a combustibile sono la soluzione a emissioni zero più user-friendly in Norvegia. Il nostro obiettivo è fornire l'infrastruttura necessaria, garantendo ai nostri clienti diverse alternative a emissioni zero tra cui scegliere e soddisfare la domanda di carburante H2 in modo conveniente al minor costo possibile per il consumatore.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle celle a combustibile?
Le celle a combustibile presentano forti vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali basate sulla combustione attualmente utilizzate in molte centrali elettriche e automobili, dato che producono quantità molto inferiori di gas serra e nessuno degli inquinanti atmosferici che causano problemi alla salute. Inoltre, se viene utilizzato idrogeno puro, le celle a combustibile emettono solo calore e acqua come sottoprodotto. Tali celle sono anche molto più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle tradizionali tecnologie di combustione.
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A differenza dei veicoli elettrici alimentati a batteria, i veicoli a celle a combustibile non hanno bisogno di essere collegati e la maggior parte dei modelli supera i 300 km di autonomia con il serbatoio pieno. Si riempiono con un ugello, proprio come in una stazione di benzina o diesel.
Ma ci sono problemi.
Sebbene i FCEV non generino gas che contribuiscono al riscaldamento globale, il processo di produzione dell'idrogeno richiede energia, spesso da fonti di combustibili fossili. Ciò ha sollevato dubbi sulle credenziali ecologiche dell'idrogeno.
Inoltre, ci sono questioni di sicurezza: l'idrogeno è più esplosivo della benzina. Gli oppositori della tecnologia citano il caso del dirigibile Hindenburg pieno di idrogeno nel 1937. Ma i giocatori dell'industria automobilistica giapponese con cui ha parlato l'Indian Express hanno sostenuto che un confronto è stato mal riposto perché la maggior parte dell'incendio è stato attribuito al carburante diesel per i motori del dirigibile e a un combustibile infiammabile rivestimento laccato all'esterno.
I serbatoi di idrogeno nei veicoli FCEV come il Mirai sono realizzati in fibra di carbonio altamente resistente, la cui resistenza viene valutata nei crash test e anche in prove in cui vengono sparati proiettili. Mirai e Clarity hanno serbatoi di idrogeno a triplo strato realizzati in fibra di carbonio intrecciata, che i produttori affermano essere completamente sicuri.
L'altro grosso ostacolo è che i veicoli sono costosi e le pompe di erogazione del carburante scarse. Ma questo dovrebbe migliorare man mano che la scala e la distribuzione migliorano.
Il Giappone sta andando avanti a tutto vapore. Il primo ministro Shinzo Abe ha dichiarato quest'anno a Davos che il Giappone mira a ridurre il costo di produzione dell'idrogeno di almeno il 90% entro il 2050, per renderlo più economico del gas naturale.
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Quali sono i progressi in India?
In India, finora, la definizione di EV copre solo i BEV; il governo ha abbassato le tasse al 12%. Al 43%, i veicoli elettrici ibridi e i FCEV a idrogeno attirano la stessa tassa dei veicoli IC.
Il Ministero delle energie nuove e rinnovabili, nell'ambito del suo programma di ricerca, sviluppo e dimostrazione (RD&D), ha sostenuto vari progetti di questo tipo in istituzioni accademiche, organizzazioni di ricerca e sviluppo e industria per lo sviluppo. Attualmente sono in corso di attuazione quattordici progetti di R&S sull'idrogeno e sulle celle a combustibile con il supporto del Ministero. Tra il 2016-17 e il 2018-19, otto progetti sono stati sanzionati e 18 completati.
Il Ministero della Scienza e della Tecnologia ha sostenuto due centri in rete sullo stoccaggio dell'idrogeno guidati da IIT Bombay e dal Centro per lo sviluppo della tecnologia dei materiali non ferrosi, Hyderabad. Questi coinvolgono 10 istituzioni, tra cui IIT e IISc, Bangalore.
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