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Laforgia (Università del Salento): ’L’idrogeno e i possibili utilizzi futuri’

(Domenico Laforgia, Università del Salento)

Citando un accurato report Wolkswagen sul tema: “la conclusione è chiara, per quanto riguarda le autovetture, tutto sembra propendere per le elettriche a batterie e praticamente nulla per l’idrogeno” anche se nessuno batte in termini di rendimento le vetture a propulsione diesel che, però, inquinano

Sostenere come da mesi stanno facendo media ed istituzioni nazionali ed europee che l’idrogeno sarà la chiave di volta per la transizione energetica nei prossimi anni è quantomeno illusorio, oltre che tecnicamente inesatto.

Vi sono tre tipi di idrogeno: grigio, blu e verde a seconda del processo da cui proviene e ciascuno presenta le sue caratteristiche con diverso impatto ambientale legato ai processi chimici impiegati per produrlo.

Infatti, quasi sempre, si omette di rivelare che alcuni processi emettono grandi quantità di anidride carbonica quando l’idrogeno è prodotto partendo da combustibili fossili, prevalentemente metano e carbone.

Facendo, infatti, una semplice valutazione sulla stechiometria dei processi esistenti risulta che per ogni chilo di idrogeno ottenuto a partire dal gas naturale si liberano dai 6 ai 12 chili di anidride carbonica, mentre utilizzando la gassificazione del carbone se ne emettono fino a 18-20 chili.

Questo tipo di idrogeno è detto idrogeno grigio e presenta un’impronta di carbonio addirittura più alta dei combustibili fossili che vorrebbe sostituire.

L’idrogeno blu (quota attualmente minoritaria del mercato) è anch’esso generato a partire da gas naturale o carbone, con la sostanziale differenza che l’anidride carbonica è, poi, immagazzinata tramite processi di Carbon Capture and Sequestration, che spostano il problema in avanti nel tempo senza risolverlo.

L’idrogeno verde, invece, viene prodotto tramite elettrolisi, che è una reazione non spontanea in quanto i prodotti hanno uno stato termodinamico più elevato rispetto ai reagenti; per questa ragione occorre fornire energia elettrica.

Ciò significa che la condizione necessaria affinché l’idrogeno prodotto con elettrolisi sia realmente verde è che l’energia elettrica sia proveniente da fonti rinnovabili, cosa che al momento non appare garantita senza impianti dedicati.

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Sul tema dell’autotrazione, poi, Bloomberg NEFIEA e International Council on Clean Transportation, unitamente a tutte le più grandi istituzioni e centri di ricerca internazionali, sostengono che la maggior parte dei veicoli per trasporto su ruota nei prossimi decenni saràbattery-electric.

L’autotrazione a idrogeno in altre parole non avrà mercato, o ne avrà pochissimo. Cerchiamo di capire. Supponiamo allora di avere 100 Watt elettrici prodotti da rinnovabile per alimentare un Fuel Cell ElectricVehicle (FCEV), un veicolo elettrico mosso da celle a combustibile, questa energia dev’essere preliminarmente trasformata in idrogeno tramite elettrolisi, per mantenere l’intero processo carbon neutral.

Sappiamo che l’efficienza energetica dell’elettrolisi si aggira sul 75%, fino ad arrivare all’80%. Ciò significa che, approssimando ottimisticamente, un quinto dell’energia che avevamo in partenza va persa in questo primo step. Una volta ottenuto l’idrogeno occorre comprimerlo fino a circa 700 bar, raffreddarlo per arrivare dai -33 ai -40°C e stoccarlo in appositi serbatoi.

Un insieme di trasformazioni che ha un’efficienza del 90%. Una volta dentro il veicolo, l’idrogeno viene riconvertito in elettricità all’interno della Fuel Cell con un’efficienza reale oggi sul mercato nel range 40-60%.

Consideriamo di nuovo ottimisticamente il limite superiore del 60%. A questo punto c’è un ultimo rendimento da considerare, quello elettrico del motore, che assumiamo pari al 95%.

Con la semplice moltiplicazione di tutti i rendimenti che rappresentano le singole trasformazioni energetiche subite dai 100 Watt elettrici da cui siamo partiti, si giunge a 38 Watt che vengono effettivamente “usati” dal FCEV.

 La potenza utile netta di cui è in grado di usufruire la stessa automobile, con un motore elettrico a batteria, Battery Electric Vehicle (BEV) considerando i rendimenti di ciascuna trasformazione ammonta a 74 Watt da confrontare con i 38 dell’auto a idrogeno. Insomma sembra non esserci partita.

Citando BMW: “l’efficienza complessiva dell’idrogeno nella filiera energetica power-to-vehicle è circa la metà di quella dei veicoli elettrici a batterie”. Citando un accurato report Wolkswagen sul tema: “la conclusione è chiara, per quanto riguarda le autovetture, tutto sembra propendere per le elettriche a batterie e praticamente nulla per l’idrogeno” anche se nessuno batte in termini di rendimento le vetture a propulsione diesel che, però, inquinano.

Di Domenico Laforgia
(Riproduzione riservata)

Info per GLOCAL ECONOMIC FORUM ESG89 - SOSTENIBILITA' ENERGETICA E DEI MATERIALI in programma il 17 Giugno

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