29 July 2016

IDROGENO: 50 anni e non sentirli

Mezzo secolo fa nasceva il primo veicolo fuel cell: si trattava di un prototipo della GM il cui nome era Electrovan. 50 anni di ricerche, sviluppi e anche clamorosi flop: sia come sia l'alimentazione a idrogeno è ancora un tema di grande attualità...

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Dalla Luna alla Terra, si potrebbe dire rovesciando il titolo di un famoso libro di Giulio Verne, per raccontare come le fuel cell sono arrivate sulle automobili. Negli Anni Sessanta la corsa alla conquista dello spazio è l’espressione della più avanzata tecnologia disponibile all’epoca e la ricerca spaziale diventa il grande laboratorio dove si sperimentano nuove tecnologie che, concepite per portare il primo uomo sulla Luna (cosa che avviene nel luglio del 1969), sono destinate a trovare prima o poi applicazione anche su molte cose tipicamente “terrestri” come le automobili. L’esigenza, ad esempio, di disporre l’energia elettrica necessaria per fare funzionare gli strumenti di bordo delle navicelle spaziali fa riscoprire agli scienziati dell’epoca le fuel cell o pile a combustibile inventate alla fine dell’Ottocento quando Ludwig Mond e Cark Langer perfezionano l’idea del chimico William Grove.

E sono probabilmente proprio le esperienze spaziali a suggerire a Craig Marks di General Motors di adattare la tecnologia delle fuel cell, che la NASA ha da poco impiegato sulle navette spaziali Gemini, ad un pullmino GMC Handivan. Esattamente cinquanta anni fa, nel 1966, dopo due anni di intenso la lavoro con uno staff di 250 persone, la GM presenta il prototipo Electrovan che utilizza fuel cell realizzate dalla Union Carbide alimentate da una combinazione di idrogeno liquido a bassissima temperatura e di ossigeno liquido, contenuti in due serbatoi che occupano gran parte del veicolo. Le 32 pile a combustibile sono in grado fornire una potenza continua di circa 32 kW con picchi di 160 kW e consentono a GM Electrovan di raggiungere una velocità di circa 100 km/h con un’autonomia di oltre 190 km.

Peccato che il sistema pesi 3.400 kg ed occupi il vano di carico del furgone, la cui capacità di trasporto scende di conseguenza da 6 a 2 soli posti. Poco importa: in questa fase,non è certo questo il problema. Il prototipo viene fatto provare anche alla stampa specializzata, ma non ha seguito a causa dei suoi costi elevati (il platino delle sue pile a combustibile costa quanto un’intera flotta di furgoni!) e non esiste alcuna rete attraverso la quale rifornirsi di idrogeno. General Motors propone di proseguire gli studi sul veicolo allo Smithsonian Institution che tuttavia declina la proposta per ragioni mai chiarite.

Il GM Electrovan viene pertanto ricoverato in uno speciale magazzino a Pontiac, nel Michigan, e quindi trasportato al General Motors Heritage Center di Detroit. Si arriva così all’autunno del 1973 quando la crisi petrolifera che segue la Guerra del Kippur riporta alla ribalta la questione energetica. In Italia, sono i giorni delle “domeniche a piedi” e dei primi blocchi del traffico. La crescente preoccupazione per gli approvvigionamenti di petrolio dà vita fra le altre cose alla prima conferenza internazionale che si svolge già nel 1973 a Miami. A muoversi sono anche altri costruttori come Toyota e Mercedes. Quest' ultima due anni dopo presenta al Salone di Francoforte un pullmino a idrogeno che ha tutto il vano posteriore occupato dalle fuel cell.

Negli Anni Novanta tra i più attivi ci sono senza dubbio proprio Toyota e Mercedes con quest'ultima che, nel 1994, sulla base del furgone MB 100, realizza il primo prototipo Necar (New Electric CAR) che ha come l'antesignano della GM ha il vano di carico invaso da pile a combustibile ed apparecchiature di vario genere.

Due anni più tardi debutta la Necar 2 su base Classe V con fuel cell all'interno del tetto rialzato e 250 chilometri di autonomia. Dal 1997 le Necar assumono le sembianze della Classe A con il modello 3 che ha celle a metanolo e reformer, una soluzione quest'ultima che consente di produrre l'idrogeno a bordo del veicolo, riduce i costi e i limiti d'autonomia, nonché fornisce buone prospettive future poiché al posto del metanolo si potrebbe usare il metano evitando la costruzione di una rete di rifornimento a idrogeno. In compenso gli ingombri del sistema obbligano a limitare a 2 il numero dei posti disponibili.

Le alternative non mancano e nella seconda metà degli Anni Novanta le novità si susseguono, soprattutto per merito dell'industria giapponese. Toyota presenta il prototipo RAV4 FCVE con 175 chilometri di autonomia, Nissan la FCV con reformer a metanolo, Mazda la Demio FC-EV che abbina le celle a combustibile ad un ultracondensatore capace di recuperare energia in frenata. L’industria europea entra in scena solo verso la fine del millennio quando, al Salone di Parigi del 1998, Opel espone una proposta su base Zafira che consente di percorrere 400 chilometri e che apre di fatto la serie dei prototipi HydroGen.

FUTURO

Qualche mese dopo, al Salone di Detroit 1999, la rivale Ford espone la P2000, una concept dal design insolito con autonomia di 100 chilometri ed alimentazione ad idrogeno compresso che promette di farne 480 sfruttando la forma liquida. Renault e Peugeot firmano invece un accordo con l'italiana De Nora per lo sviluppo delle fuel cell.

Tutte queste proposte fanno pensare ad un'imminente commercializzazione dei veicoli a fuel cell, ipotesi supportata dalle dichiarazioni dei responsabili di alcune Case automobilistiche, che annunciano il debutto sul mercato per il primo lustro del nuovo millennio, e dall'inaugurazione, nel 1999, dei primi distributori europei di idrogeno ad Amburgo ed a Monaco.

A cavallo del secolo l'era dell'idrogeno sembra essere ormai dietro l’angolo. E’ però proprio in questo momento che emergono anche le prime critiche verso questa tecnologia. C’è, ad esempio, chi sostiene che l'idrogeno non sarebbe altro che un espediente di marketing per assicurare le vendite future di auto grandi anziché optare per modelli più piccoli e leggeri che consentirebbero realmente di tagliare le emissioni. L'assenza di anidride carbonica allo scarico dovrebbe essere poi ottenibile solo producendo idrogeno con energia proveniente da fonti rinnovabili.

Le discussioni non rallentano lo sviluppo di nuovi prototipi che a partire dal 2000 si susseguono a ritmo incalzante. All'elenco si possono aggiungere i prototipi di Peugeot (in particolare la 207 Epure del 2006), Fiat (la Seicento e la Panda Hydrogen del 2003 e del 2005 e la Phyllis del 2008) e delle orientali Mazda, Nissan, Suzuki, Mitsubishi, Toyota, Kia e Hyundai che per prima inizia a produrre in serie una veicolo a fuel cell, la ix35 FCEV. Non mancano neppure i record di velocità segnati dalla Ford Fusion Hydrogen 999 Fuel Cell Race Car (333,38 km/h nel 2007) e del Buckeye Bullet 2 (461,038 km/h nel 2008).

Una particolare attenzione meritano i prototipi presentati da Honda. Pensiamo, ad esempio, alla FCX-V3 del 2000 e la FCX-V4 ad idrogeno liquido dell’anno seguente. Nel 2004 la Casa giapponese entra nella storia per essere la prima a consegnare un modello fuel cell ad un privato, la famiglia Spallino di Redondo Beach in California. Nei primi anni del terzo millennio dunque le prospettive per le auto a idrogeno sono ottime e supportate da annunci rassicuranti, come quelli di GM che 2004 dichiara di volere vendere un milione di fuel cell entro il 2010. All'improvviso però l'idrogeno esce dalle cronache ed i prototipi a celle a combustibile sono sostituiti da quelli elettrici od ibridi. Qualcuno spiega questa rapida l'inversione di tendenza con la carenza di una rete di distribuzione e con l’assenza di un supporto, anche economico, da parte delle istituzioni.

Quasi inaspettata arrivata pertanto la Toyota Mirai (“futuro” in giapponese) che la Casa giapponese mette in vendita a dicembre 2014 sul mercato interno e qualche mese dopo in alcuni Paesi europei. La nuova berlina utilizza il Toyota Fuel Cell System (TFCS), un sistema che utilizza le celle a combustibile e la tecnologia ibrida e che è più efficiente rispetto ai tradizionali motori a combustione interna e non produce CO2 . I clienti possono apprezzare gli stessi livelli di comodità offerti dalle vetture tradizionali con una straordinaria autonomia e tempi di rifornimento di circa tre minuti. Guardando nel lungo termine, la tecnologia dello sviluppo di energia tramite idrogeno offrirà opportunità e potrà trasformarsi in un nuovo vettore di sviluppo, un punto di svolta per la società e l’economia dei prossimi anni, perché potrà essere usata anche come fonte di alimentazione per usi civili (case private, condomini, uffici pubblici). Il futuro insomma è qui. Ed è appena cominciato… 50 anni fa.

Qualche mese dopo, al Salone di Detroit 1999, la rivale Ford espone la P2000, una concept dal design insolito con autonomia di 100 chilometri ed alimentazione ad idrogeno compresso che promette di farne 480 sfruttando la forma liquida. Renault e Peugeot firmano invece un accordo con l'italiana De Nora per lo sviluppo delle fuel cell. Tutte queste proposte fanno pensare ad un'imminente commercializzazione dei veicoli a fuel cell, ipotesi supportata dalle dichiarazioni dei responsabili di alcune Case automobilistiche, che annunciano il debutto sul mercato per il primo lustro del nuovo millennio, e dall'inaugurazione, nel 1999, dei primi distributori europei di idrogeno ad Amburgo ed a Monaco. A cavallo del secolo l'era dell'idrogeno sembra essere ormai dietro l’angolo. E’ però proprio in questo momento che emergono anche le prime critiche verso questa tecnologia. C’è, ad esempio, chi sostiene che l'idrogeno non sarebbe altro che un espediente di marketing per assicurare le vendite future di auto grandi anziché optare per modelli più piccoli e leggeri che consentirebbero realmente di tagliare le emissioni. L'assenza di anidride carbonica allo scarico dovrebbe essere poi ottenibile solo producendo idrogeno con energia proveniente da fonti rinnovabili. Le discussioni non rallentano lo sviluppo di nuovi prototipi che a partire dal 2000 si susseguono a ritmo incalzante. All'elenco si possono aggiungere i prototipi di Peugeot (in particolare la 207 Epure del 2006), Fiat (la Seicento e la Panda Hydrogen del 2003 e del 2005 e la Phyllis del 2008) e delle orientali Mazda, Nissan, Suzuki, Mitsubishi, Toyota, Kia e Hyundai che per prima inizia a produrre in serie una veicolo a fuel cell, la ix35 FCEV. Non mancano neppure i record di velocità segnati dalla Ford Fusion Hydrogen 999 Fuel Cell Race Car (333,38 km/h nel 2007) e del Buckeye Bullet 2 (461,038 km/h nel 2008). Una particolare attenzione meritano i prototipi presentati da Honda. Pensiamo, ad esempio, alla FCX-V3 del 2000 e la FCX-V4 ad idrogeno liquido dell’anno seguente. Nel 2004 la Casa giapponese entra nella storia per essere la prima a consegnare un modello fuel cell ad un privato, la famiglia Spallino di Redondo Beach in California. Nei primi anni del terzo millennio dunque le prospettive per le auto a idrogeno sono ottime e supportate da annunci rassicuranti, come quelli di GM che 2004 dichiara di volere vendere un milione di fuel cell entro il 2010. All'improvviso però l'idrogeno esce dalle cronache ed i prototipi a celle a combustibile sono sostituiti da quelli elettrici od ibridi. Qualcuno spiega questa rapida l'inversione di tendenza con la carenza di una rete di distribuzione e con l’assenza di un supporto, anche economico, da parte delle istituzioni. Quasi inaspettata arrivata pertanto la Toyota Mirai

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