Motori a idrogeno

L'idrogeno e i motori a idrogeno stanno suscitando sempre maggiore attenzione negli ambienti economici, nei media e nei governi. E i motivi sono tutti validi; la necessità di ridurre le emissioni di gas serra e di arrivare a raggiungere lo zero è più che mai una priorità. E il combustibile a idrogeno è una delle fonti più promettenti di energia non fossile.

Nel settore dell'elettricità le tecnologie Power-to-hydrogen e Hydrogen-to-power come le turbine a combustione di idrogeno stanno vivendo un rapido sviluppo. Nel settore dei trasporti si prestò inizialmente attenzione ai veicoli elettrici alimentati da pile a combustione a idrogeno, o FCEV. Più recentemente, invece, sono i veicoli a idrogeno alimentati da motori con combustione interna a guadagnarsi l'attenzione, in particolare per le applicazioni nel settore degli autocarri medi e pesanti.

I motori a idrogeno ti consentono di raggiungere l'obiettivo delle emissioni zero utilizzando carburante a idrogeno privo di carbonio, proprio come i FCEV, e di utilizzare una tecnologia nota ai produttori di veicoli, alle flotte e ai conducenti.

I veicoli con motori a combustione a idrogeno possono funzionare senza emettere CO₂ prodotta in modo diretto o indiretto dal combustibile a idrogeno, a seconda della fonte di idrogeno utilizzata.

L'idrogeno prodotto tramite elettrolisi utilizza ad esempio l'elettricità prodotta tramite pannelli solari o turbine eoliche, evitando così completamente l'emissione di CO₂. Inoltre, il combustibile a idrogeno non rilascia particolato, monossido di carbonio o composti organici volatili.

Ciononostante, i motori a idrogeno potrebbero rilasciare i NOx, inquinanti atmosferici che contribuiscono alla formazione della foschia a volte osservata sopra le grandi città nei mesi estivi. Per eliminare le emissioni di NOx si ricorre quindi a sistemi post-trattamento.

Negli Stati Uniti, convertire gli autocarri medi e pesanti all'idrogeno pulito consentirebbe di eliminare circa un quarto di tutte le emissioni di gas serra nel settore dei trasporti.

L'idrogeno, ottenuto da fonti rinnovabili, è uno dei combustibili a emissioni zero che possono alimentare i veicoli.

I motori a idrogeno offrono un vantaggio unico ai produttori e alle flotte di veicoli attraverso varie tecnologie per ottenere emissioni quasi pari a zero. I motori a idrogeno sono realizzati utilizzando i moderni e affidabili motori a combustione interna. Per i produttori di veicoli si tratta di una tecnologia familiare da utilizzare per la progettazione e produzione dei loro mezzi. E lo stesso vale per le flotte; si tratta di una tecnologia conosciuta per l'esecuzione, la manutenzione, la risoluzione dei problemi e l'assistenza.

I motori a idrogeno sono affidabili, utilizzano una tecnologia conosciuta e offrono vantaggi ambientali. Per questo, passare a questo tipo di motori risulta sostenibile a livello operativo ed economico.

D'altro canto, però, sono due le potenziali sfide che spesso vengono in mente quando si valuta il passaggio ai motori a idrogeno.

La prima è rappresentata dallo stoccaggio a bordo. I veicoli a idrogeno necessitano di soluzioni economiche per stoccare l'idrogeno a bordo. Cummins Inc. ha recentemente siglato una joint venture con NPROXX, leader nello stoccaggio e nel trasporto di idrogeno per le cisterne di stoccaggio di idrogeno. Questa joint venture fornirà prodotti per lo stoccaggio di idrogeno e gas naturale compresso per le applicazioni on-highway e nel settore ferroviario.

La seconda sfida è rappresentata dall'alimentazione delle infrastrutture. Le auto e gli autocarri a idrogeno funzionano solo se l'idrogeno è disponibile. Ed è qui che il settore degli autocarri diventa un ottimo oggetto di studio iniziale per i motori a idrogeno, ma ne parleremo in modo più approfondito nella prossima sezione.

Che tipo di veicoli adotteranno per primi in larga scala i motori a idrogeno?

Contrariamente a quanto creduto per decenni, non è così improbabile che la scelta migliore per i motori a idrogeno sarà quella legata alle batterie delle auto elettriche per uso personale.

È invece più probabile che gli autocarri medi e pesanti adotteranno invece motori a idrogeno o a pile a combustibile a idrogeno. È probabile che nei prossimi decenni sarà comune vedere sulle nostre strade autobus e autocarri a lungo raggio alimentati a idrogeno. Questi ultimi si aggiungeranno agli autobus e agli autocarri elettrici a batteria che sono altrettanto vantaggiosi a livello economico e operativo per determinate missioni e applicazioni.

È altrettanto probabile che apparecchiature off-road e per l'edilizia, macchine agricole e anche navi con motore a idrogeno diventeranno molto comuni. Si tratterà probabilmente di applicazioni per le quali è difficile fornire soluzioni elettrificate viste le loro destinazioni d'uso e missioni.

I motori a idrogeno potranno essere utilizzati per produrre elettricità a breve termine nel settore della generazione di energia.

L'economia dell'idrogeno è una soluzione che interessa l'intera società e che consente di contrastare il riscaldamento globale e l'esaurimento dei combustibili fossili.

Nell'economia dell'idrogeno i combustibili fossili sono sostituiti dall'idrogeno prodotto da fonti rinnovabili.

Uno dei problemi principali contro cui si scontra il progresso in questa direzione è rappresentato dalla natura circolare. L'uso dell'idrogeno come scelta principale di ogni cittadino è possibile solo una volta che il combustibile a idrogeno sarà ampiamente disponibile e questo sarà possibile solo quando tutti ne faranno richiesta.

La buona notizia è che ci sono settori nei quali l'uso dei motori a idrogeno è fattibile anche in assenza di una ampia rete di stazioni di rifornimento a idrogeno.

Gli autocarri a lungo raggio azionati da motori a idrogeno, ad esempio, possono circolare anche in presenza di poche stazioni di rifornimento a idrogeno posizionate lungo le principali rotte di spedizione. Le applicazioni a base di motori a idrogeno potranno dare vita a un circolo virtuoso che porterà a una maggiore disponibilità dell'idrogeno e con esso a un aumento del suo utilizzo.

I motori a idrogeno e le pile a combustibile a idrogeno sono tecnologie molto diverse tra loro che consentono ai veicoli alimentati a idrogeno di ottenere simili risultati.

Si tratta di due tecnologie complementari, adatte per applicazioni diverse e che soddisfano differenti requisiti degli utenti finali.

Le pile a combustibile sono una tecnologia nuova e avanzata,

mentre i motori a idrogeno sono solo motori a combustione interna modificati. Le infrastrutture per l'alimentazione a idrogeno sviluppate per le applicazioni della prima tecnologia possono essere usate dalle applicazioni dell'altra. Inoltre, qualsiasi progresso nello stoccaggio più economico dell'idrogeno a bordo può essere applicato in toto a entrambe le tecnologie.