L’Italia ancora lascia desiderare in quanto a produzione di energie rinnovabili. A livello globale il 2020 è stato un anno record per la crescita di energie sostenibili, ma l’Italia dopo un inizio promettente è rimasta indietro, con un solo gigawatt di crescita all’anno e ancora il 45% dell’energia elettrica prodotta con l’utilizzo di gas.
L’idrogeno è uno dei perni della strategia per la rivoluzione verde e la transizione ecologica pensate dal governo Draghi per richiudere questo gap: all’interno di questa missione (del valore di 58,33 miliardi di euro) è dedicato un progetto da 3,19 miliardi. Nello specifico, 2 miliardi sono previsti per la riconversione a forni elettrici delle imprese produttive, 500 milioni per la produzione di idrogeno in aree industriali, 160 milioni per la ricerca, e 530 per la creazione di un’infrastruttura che permetta l’utilizzo di idrogeno nel trasporto stradale e ferroviario in tratte non elettrificabili. In più, sono previsti 450 milioni addizionali per finanziare lo sviluppo tecnologico.
Quello dell’auto a idrogeno – e dei veicoli alimentati a idrogeno in generale – è uno dei grandi trend del settore automotive, con una tecnologia del futuro. Se il mercato dell’auto elettrica è in rapida espansione, tuttavia, quello dell’idrogeno sta ancora muovendo i suoi primi passi, ostacolato dalla mancanza di infrastruttura e dagli ingenti costi di produzione che scoraggiano i player della filiera. Ma ora, con la spinta istituzionale alla progressiva produzione di idrogeno su larga scala, la musica potrebbe cambiare.
Come funziona un’automobile a idrogeno, cosa c’è oggi sul mercato, e quali le prospettive future? Ecco una guida sulla grande scommessa del mondo automotive.
Breve storia del motore a idrogeno
La tecnologia del motore ad idrogeno è più antica di quanto si possa pensare: il primo esempio risale addirittura al 1807. Si trattava di un prototipo realizzato dallo svizzero Francois Isaac de Rivaz e dotato di motore a combustione interna – un tipo di tecnologia che in tempi più recenti è stata scartata a favore dei veicoli a celle di combustibile (FCV), fino all’80% più efficienti.
Il primo motore a celle di combustibile fa la sua apparizione nel 1959. È un trattore agricolo convertito, opera di Harry Karl Ihrig, contenente 1.008 piccole celle a combustibile alcaline.
È General Motors a creare la prima automobile FCV da passeggeri, nell’anno 1966, con il suo GM Electrovan. Da allora, le sperimentazioni sono proseguite all’insegna di sempre maggiori prestazioni ed efficienza.
Come funziona un’auto a idrogeno?
Come funziona la tecnologia di un moderno veicolo a idrogeno?
Le automobili immagazzinano il gas in bombole ad alta pressione, e lo immettono poi in una pila a combustibile, la cosiddetta fuel cell. Questa è considerata il cuore delle auto a idrogeno, al cui interno avviene una reazione elettrochimica che, ionizzando il combustibile (gli atomi d’idrogeno), genera elettricità e produce come scarto nient’altro che acqua.
Le automobili a idrogeno sono quindi tecnicamente veicoli elettrici, perché l’elettricità così prodotta aziona un motore elettrico collegato alle ruote. Hanno anche una batteria ad alta tensione che immagazzina l’energia prodotta dal motore in frenata, come fanno le ibride e le elettriche convenzionali.
Idrogeno grigio, blu e verde, qual è la differenza?
Parlando di veicoli ad idrogeno, capita di imbattersi nelle parole “idrogeno verde”, “idrogeno blu” o “idrogeno grigio”. Che cosa si intende?
L’idrogeno puro è molto raro da trovare in natura, quindi il “combustibile” per i motori ad idrogeno viene ricavato tramite estrazione da altre molecole. Per quanto il prodotto finale sia di fatto lo stesso, in base alla tecnica di estrazione è qualificato con diversi colori.
Attualmente, il 90% dell’idrogeno prodotto è del tipo chiamato “grigio” perché estratto dal metano o da altri idrocarburi, e l’anidride carbonica frutto del processo di separazione delle molecole di idrogeno e ossigeno viene liberata in atmosfera.
L’idrogeno “blu” è ottenuto tramite lo stesso processo, con la differenza che la CO2 liberata viene catturata e stoccata, ed è quindi una tecnica d’estrazione con minore impatto ambientale.
Anche se meno conosciuti, esistono poi l’idrogeno “nero”, estratto dall’acqua utilizzando energia prodotta da centrali a carbone, e il “viola”, estratto dall’acqua utilizzando energia nucleare.
L’idrogeno “verde”, infine, è ricavato con la tecnica meno inquinante di tutte: è ottenuto tramite l’idrolisi dell’acqua (il processo di separazione degli atomi di idrogeno e ossigeno), utilizzando corrente elettrica generata da fonti rinnovabili, e non genera anidride carbonica.
Ad oggi a livello mondiale si producono 73,9 milioni di tonnellate di idrogeno. Di queste, circa il 96% è costituito da idrogeno ottenuto da idrocarburi, con solo il 4% di idrogeno verde. È tuttavia su quest’ultimo che le grandi aziende energetiche stanno puntando, nella convinzione che possa diventare il vettore energetico di riferimento nel lungo termine.
Quali sono le auto a idrogeno sul mercato?
Il mercato del motore ad idrogeno per veicoli commerciali è ancora molto ristretto, nonostante la tecnologia sia da decenni presentata come un’alternativa ai combustibili fossili. Ad oggi, le uniche grandi case automobilistiche a commercializzare auto a idrogeno sono Toyota con la Mirai, Honda con la Clarity e Hyundai con la Nexo.
Maggiori sono le prospettive di sviluppo nel comparto dei veicoli commerciali e industriali, dove i grandi produttori di camion spingono sulla transizione verso l’idrogeno tra joint-venture e partnership, tra cui quella di Daimler Truck-Volvo e quella di Iveco-Nikola.
Veicoli a idrogeno in Italia
Hydro, l’auto a idrogeno italiana
Se i veicoli ad idrogeno disponibili sul mercato sono al momento molto limitati, non significa che manchino i progetti in fase di sperimentazione. Tra i prototipi di auto a idrogeno ad alta tecnologia c’è anche un progetto italiano: Hydro, auto elettrica, connessa, condivisa e a guida autonoma sviluppata dal Gruppo Adler, in partnership con Uniparthenope e Medio Credito Centrale, nella provincia di Benevento.
L’iniziativa, che ha lo scopo di individuare e sviluppare soluzioni innovative per veicoli hybrid ad impatto ambientale zero, vuole spingere il ruolo dell’Italia e della sua produzione automotive nella sfida dell’idrogeno.
La flotta di bus a idrogeno a Bolzano
Bolzano ha presentato a maggio 2021 nuovi ecobus per il trasporto urbano. Dopo i prototipi attivi da qualche anno in città, entrarà in circolo sulle strade una flotta di 12 mezzi targata SASA, società in-house della Provincia Autonoma di Bolzano e gestore per il trasporto pubblico su strada, che può così considerarsi la prima del Paese (e tra le più cospicue d’Europa) ad essere alimentata a idrogeno verde.
I bus, realizzati dall’azienda Solaris, si andranno ad aggiungere ai prototipi a celle a combustibile di EvoBus in servizio dal 2013. In collegamento con l’arrivo della nuova flotta di mezzi green, la Provincia Autonoma di Bolzano ha deciso di cofinanziare nell’ambito del progetto MEHRLIN la costruzione di una nuova stazione di rifornimento di idrogeno direttamente presso il deposito autobus di SASA a Bolzano Sud.
Auto a idrogeno, i costi
Una delle obiezioni spesso sollevate riguardo all’adozione dei veicoli ad idrogeno sono i costi. Questi variano a seconda delle tecnologie d’estrazione: l’idrogeno grigio è il più economico, mentre per il blu il costo d’impianto aumenta a causa della necessità di cattura dell’anidride carbonica.
Secondo il rapporto IEA The future of hydrogen, oggi il costo di estrazione di idrogeno blu è stimato a circa 1.500 €/kW-idrogeno contro gli 800 €/kW dell’impianto per il grigio. Questo significa che, ai costi di impianto attuali, il costo di produzione dell’idrogeno blu è pari a quello dell’idrogeno grigio maggiorato di 0,5 €/kg (anche se nel lungo periodola maggiorazione potrebbe scendere a 0,25 €/kg).
Per l’idrogeno verde il calcolo si fa più complesso. A seconda del tipo di impianto, il costo varia tra 900 e 1.400 €/kWe, e risulta quindi più alto di quello blu.
In pratica, la produzione di un chilo di idrogeno verde costa (senza contare tasse, spese di logistica e altre variabili) dai 4 ai 6 euro, contro l’1,5 di quello grigio e il 2 del blu.
Qui è disponibile un’analisi approfondita su questo tema.
Quindi quanto costa fare il pieno con un’auto a idrogeno?
Per sapere quanto costi concretamente muoversi con un’auto ad idrogeno, non sono molti i dati ad oggi disponibili, specialmente in Italia, dove esiste un solo distributore attivo, a Bolzano.
Qui il costo per il rifornimento è pari a circa 13,7 €/kg, il che vuol dire che per fare il pieno a una Hyundai Nexo o Toyota Mirai – le due alternative attuali sul mercato italiano – servono circa 70-80 euro e 5 minuti di tempo. Secondo omologazione WLPT, un pieno coprirebbe circa 600-700 km.
Auto a idrogeno, quali gli ostacoli?
Oggi il maggiore ostacolo nella diffusione di veicolo ad idrogeno è l’assenza di un’adeguata infrastruttura per il rifornimento. Come accennato, in Italia quello di Bolzano Sud è il solo distributore attivo, con un secondo a Mantova in disuso da diversi anni – un grosso problema per i pionieri dell’idrogeno, che non potrebbero usare il proprio veicolo al di fuori di un’area molto ristretta a meno di acquistare un costoso generatore di idrogeno.
Inoltre, i costi dell’idrogeno, per quanto in rapida discesa, sono ancora elevati a causa del complesso processo produttivo e delle tecnologie ad oggi utilizzate, che hanno bisogno di grandi quantità di energia: si tratta nel complesso di un sistema poco efficiente rispetto all’alternativa elettrica già sul mercato.
Perché l’auto a idrogeno diventi una realtà capace di rivaleggiare con la classica auto elettrica c’è quindi bisogno di drastici interventi sistemici. Ma prima di gettare la spugna sulla tecnologia, è importante considerare il grande interesse a livello europeo (e mondiale) nello sviluppo della produzione di idrogeno come fonte di energia pulita.
Il ruolo dell’idrogeno per il cambiamento climatico: il piano UE
All’idrogeno, nello specifico l’idrogeno blu e soprattutto verde, è stato riconosciuto un ruolo fondamentale nella riduzione delle emissioni nella strategia di decarbonizzazione dell’Unione Europea, con obiettivo zero emissioni entro il 2050.
Secondo il piano, la transizione all’idrogeno servirà a de-carbonizzare interi comparti che oggi basano il loro funzionamento su combustibili fossili, da trasporto e industria pesante al riscaldamento degli edifici. Il piano prevede la produzione di idrogeno ecosostenibile utilizzando energia solare nei paesi caldi, eolica nei paesi costieri e da reforming del metano nei paesi ricchi di gas, combinato a sistemi di cattura della CO2.
L’8 luglio 2020 la Commissione Europea ha definito una strategia operativa con un massiccio piano di investimenti, che punta a spingere la produzione di idrogeno verde dal 2% al 14% in 30 anni, con la produzione di un milione di tonnellate entro il 2024, dieci milioni entro il 2030, con entro il 2050 di un quarto delle energie rinnovabili totali impiegate nella produzione di idrogeno verde da utilizzare su larga scala.
Per implementare la sua strategia, la Commissione Europea ha presentato l’European Clean Hydrogen Alliance, un’iniziativa pubblico-privata che unisce leader industriali, la società civile, i ministri nazionali e regionali e la Banca Europea per gli Investimenti, con l’obiettivo di identificare le esigenze tecnologiche, le opportunità e i fattori abilitanti dell’idrogeno. Questo ente avrà il compito di definire il dettaglio operativo della prima fase e lavorerà su sei pilastri (applicazioni residenziali, trasmissione e distribuzione, mobilità, produzione, applicazioni industriali, settore energetico), coordinando fornitori e consumatori di idrogeno green.
Quella della Commissione è una missione molto ambiziosa, addirittura irrealistica secondi i calcoli del Cnr. Di certo richiede la messa in moto di grandi processi di aumento di produzione di energie rinnovabili, taglio dei consumi e potenziamento dell’interconnessione dei sistemi elettrici: processi che, se partissero, trascinerebbero il rilancio dell’economia, generando secondo McKinsey 5 miliardi di posti di lavoro (di cui 540mila in Italia), per un enorme volume di business a livello mondiale di 11-12mila miliardi di dollari entro il 2050.
Idrogeno verde, la situazione in Italia
Nonostante la spinta delle normative europee, in Italia siamo ancora indietro sull’idrogeno verde. Secondo l’Hydrogen Innovation report dell’Energy & Strategy Group Politecnico di Milano, infatti, il mercato dell’idrogeno verde stenta a decollare, e ancora manca una precisa strategia nazionale.
“Gli obiettivi per il settore dell’idrogeno dovrebbero essere integrati nella roadmap di decarbonizzazione prevista dal Fit for 55” spiega Davide Chiaroni, vicedirettore dell’E&S Group, “così da pianificare lo sviluppo aggregato delle fonti di energia rinnovabile necessario a raggiungere questi risultati. Senza l’ottimizzazione degli iter autorizzativi per permettere una crescita vera delle rinnovabili, in Italia non sarà possibile sviluppare un mercato dell’idrogeno ‘pulito’.”
“Una nota decisamente positiva, però, viene dagli importanti investimenti stanziati all’interno del Piano nazionale di ripresa e resilienza: 3,7 miliardi di euro, di cui 2 per l’uso di idrogeno in settori difficili da decarbonizzare”.
Qual è il futuro dell’auto a idrogeno?
Massimiliano Di Silvestro, AD di BMW Italia, riassume in modo chiaro e conciso cosa possiamo aspettarci dal futuro dei veicoli a idrogeno, nel suo speech al convegno “Verde e Blu: l’idrogeno e la transizione energetica in Italia” organizzato da ANSA (aprile 2021).
“L’idrogeno come vettore energetico deve essere prodotto in quantità sufficienti e ad un prezzo competitivo, utilizzando elettricità sostenibile. Riteniamo che, in una prima fase, l’idrogeno verrà utilizzato principalmente per il trasporto pesante a lunga distanza, ovvero su mezzi che non possono essere elettrificati direttamente.”
“Oggi manca l’infrastruttura necessaria, come una vasta rete europea di stazioni di rifornimento di idrogeno, ma sappiamo che importanti player, a partire da quelli italiani, stanno lavorando su progetti molto promettenti.”
(Aggiornato il 19/02/2024)
