IDROGENO FONTE DI ENERGIA, REALTÀ O MITO?

É vero che, per muoverci nello spazio, utilizzeremo motori all'idrogeno? A parole sembra facile, ma...

di Claudio Regis, ingegnere ENEA

L'idrogeno fonte di energia chimica o elettrochimica pare, all'attuale stato, quanto meno discutibile.

Affermazioni quali "Entro 5 anni non immatricoleremo più automobili se non alimentate ad idrogeno". Ed ancora, "Entro il 2005 il palazzo della Regione sarà riscaldato ad idrogeno", richiedono più di una riflessione. L'idrogeno fonte di riscaldamento e di energia motrice per il trasporto su strada, affascinante sul piano accademico e di grande impatto emotivo verso i cittadini risulta, all'attuale stato della ricerca, difficilmente perseguibile al di là della fase sperimentale. Non solo non è vicino il tempo in cui saranno superate tutte le difficoltà che ostacolano la diffusione di massa dei veicoli alimentati ad idrogeno ma è opinione di molte eminenti personalità del mondo scientifico e tecnologico, che l'idrogeno assai difficilmente possa trovare impiego nell'autotrazione.

NOTEVOLI OSTACOLI

Esaminiamo gli ostacoli che si dovrebbero superare per un uso massivo dell'idrogeno come sorgente di forza motrice e capiremo anche perché la potente lobby del petrolio non si sia attivata come ha fatto in altre circostanze, per ostacolare lo sviluppo di fonti energetiche alternative agli idrocarburi. Non parliamo certo di energia solare, eolica o geotermica, anche queste belle ipotesi ma non suscettibili di sviluppi che possano incidere oltre le frazioni di unita nel consumo energetico mondiale del prossimo quarto di secolo. Più della produzione, che in termini quantitativi risulta ancora piuttosto costosa, la difficoltà principale risiede nel trasporto del gas compresso. L'idrogeno è il primo degli elementi nella tavola periodica, quindi il più leggero, ovvero il meno denso. A parità di calorie specifiche ne occorre un maggior volume ed essendo un gas leggero è necessaria una maggior pressione, pertanto se vogliamo trasportarne una quantità sufficiente ad assicurare una ragionevole autonomia al veicolo, dovremo comprimerlo a pressioni dell'ordine dei 500 ~ 800 bar: più che una bombola una vera bomba e di peso non trascurabile.

Una alternativa ragionevole al trasporto di idrogeno compresso è la produzione del gas direttamente nel veicolo, mediante fuel reforming, ovvero separando l'idrogeno dagli altri componenti, ad esempio del metanolo. In questo caso avremo CO₂ come residuo, quindi l'anidride carbonica ci sarà sempre e togliamoci dalla testa che si possa produrre energia per via chimica senza ottenere residui indesiderati. Ma vi è una componente che gioca a favore: se utilizziamo combustibili di origine vegetale (oli e alcoli) la CO₂ che restituiamo in natura altra non è che quella utilizzata dalle piante nel processo di fotosintesi. Il circolo non è vizioso perché non aggiunge altra anidride carbonica all'ambiente.

A questo punto ci dobbiamo porre un altra domanda: vale la pena di spendere somme ingenti per lo sviluppo di vetture alimentate con celle a combustibile che, almeno per i prossimi 15 anni, non potranno consentire all'industria di produrre veicoli di costo (e peso) ragionevoli? è vero che il rendimento delle celle raggiunge e supera il 60% ma produrre l'idrogeno necessario ad alimentarle ha un costo, in termini energetici, di circa il 20%. Poiché oggi molti motori a combustione interna, comunemente usati nelle vetture, raggiungono rendimenti del 40~42% non sarebbe più utile fabbricare automobili alimentate ad etanolo o miscela di etanolo ed olio vegetale? Tutti i motori delle ultime generazioni potrebbero venire alimentati con questi combustibili con modifiche di poco conto, essenzialmente regolazioni di modesta entità e costo. Se, poi, vetture con motori alimentati a combustibile vegetale venissero prodotte su larga scala, non vi sarebbe addirittura alcuna differenza di costo.

L'unico ostacolo potrebbe sempre venire dall'industria petrolifera che non vede certo in modo positivo ogni possibile alternativa energetica, suscettibile di mettere in discussione il monopolio che detiene nel Mondo. In realtà la lobby del petrolio, "bonariamente", non esercita alcuna pressione per ostacolare l'uso dell'idrogeno quale fonte di energia fisico chimica: proviamo ad esaminarne i motivi.

Produrre idrogeno in quantità utile quale fonte energetica richiede, a sua volta, un grande consumo di energia, componente della quale quasi mai si parla o se ne parla in modo molto superficiale.

Mettere idrogeno a disposizione degli utenti, come avviene per i distributori di carburante, implica impianti molto costosi. Quelli attuali, del costo di circa 900.000 dollari, hanno una capacita produttiva che non supera i 60 metri cubi/h che, in termini di potere calorico, equivalgono a circa 25 litri di benzina. D'altra parte non è possibile pensare di trasportare idrogeno con pipe lines come avviene per i metanodotti né, tanto meno, è immaginabile costruire depositi stradali per distribuire idrogeno come se si trattasse di benzina, gasolio o GPL.

Trasportare idrogeno, sia pure in piccole quantità, richiede contenitori capaci di resistere a pressioni superiori a 500 bar, infatti volendo dare ad una vettura autonomia pari a quella ammessa da un serbatoio contenente 25 litri di benzina, dovremo immettere 60 mc. di idrogeno in un contenitore che, supposto possa essere da 100 litri, dovrà resistere ad una pressione di 600 bar. Il peso di un tale contenitore sarà di circa 300 kg.

IL METODO DEL REFORMING

Come abbiamo accennato in precedenza si può produrre idrogeno con il metodo del reforming, partendo da metanolo o da altri combustibili quali GPL, benzina, etanolo ecc. In questo caso occorre energia per il funzionamento del reformer. Anche così dobbiamo prevedere un carico non utile, costituito dall'impianto per il reforming e dagli accumulatori. Ebbene, come abbiamo specificato prima, a questo punto è inutile utilizzare impianti di bordo pesanti e costosi: meglio usare motori adeguati all'uso di alcoli ( metanolo, etanolo) o "cocktail" vegetali (alcoli + oli )

Negli Stati Uniti l'industria automobilistica produce da diversi anni automezzi alimentati con emulsioni di oli vegetali, alcoli e derivati del petrolio, chiamati convenzionalmente con la lettera E seguita da una cifra che indica la percentuale di componenti vegetali, alcoli ed oli appunto ( E95 identifica un'emulsione contenente il 95% di alcol+olio ed il 5% di combustibile fossile), in Europa prevale una certa timidezza. Le industrie automobilistiche europee insistono nel proporre prototipi di vetture ad idrogeno ma dimenticano l'esistenza dei combustibili vegetali e dei motori che con questi possono venire alimentati.

A pensar male si fa peccato ma ci si azzecca sempre, diceva un noto personaggio politico. Non è che l'industria dell'auto abbia firmato, in passato, qualche cambiale all'industria del petroli e questa sia giunta a scadenza?