Pedeorelha | Quali sono i vantaggi dei veicoli alimentati a idrogeno?

Vova Krasen
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La Volkswagen Tiguan HyMotion è un esempio di concept car alimentato da una cella a combustibile a idrogeno. Guarda altre foto di veicoli a carburante alternativo. Volkswagen d'America

Ogni volta che pompi benzina nella tua auto, stai esaurendo leggermente la fornitura mondiale di combustibili fossili. Questi combustibili, che includono petrolio e carbone, sono i resti condensati di organismi viventi di epoca preistorica. La fornitura di questi combustibili è limitata e alla fine si esaurirà. Peggio ancora, gran parte di questa fornitura di petrolio è controllata da poche nazioni benedette da un'abbondanza di petrolio e queste nazioni possono dettare sia la fornitura di petrolio che il suo prezzo. Inoltre, la dipendenza dai combustibili fossili da parte di una nazione come gli Stati Uniti complica ulteriormente le già complesse questioni delle relazioni estere e della sicurezza nazionale. I combustibili fossili hanno soddisfatto gran parte del fabbisogno energetico mondiale per diversi secoli, ma c'è un limite al tempo in cui possono continuare a farlo in futuro.

Galleria di immagini di veicoli a carburante alternativo

L'universo in cui viviamo è composto da circa il 75% di idrogeno, anche se sorprendentemente c'è poco idrogeno puro qui sulla superficie della Terra. L'idrogeno gassoso esiste generalmente come H.₂ molecole, in cui due atomi di idrogeno sono legati insieme. Perché H₂ le molecole sono così leggere che il gas idrogeno non contenuto può facilmente galleggiare nella parte superiore dell'atmosfera terrestre e può effettivamente fuggire nello spazio. La maggior parte dell'idrogeno a livello del suolo è legato in forma molecolare con altri elementi, ad esempio nell'acqua, dove l'idrogeno è combinato con l'ossigeno per formare H₂O molecole.

Esistono diversi metodi che possono essere utilizzati per produrre idrogeno puro da molecole contenenti idrogeno. L'idrogeno può essere estratto dal gas naturale (di gran lunga il metodo più comune), può essere rimosso dall'acqua attraverso l'elettrolisi o può essere prodotto biologicamente dalle alghe o da alcuni tipi di batteri. Alcuni dei metodi più promettenti per la produzione di idrogeno sono ancora oggetto di ricerca, mentre altri, come l'estrazione dal gas naturale, sono di uso comune.

Nel 1970 il chimico John Bockris ha coniato il termine economia dell'idrogeno per riferirsi a un futuro in cui tutti i veicoli utilizzerebbero idrogeno come carburante. Un passo importante in questa direzione è stato lo sviluppo di un dispositivo chiamato a cella a combustibile, che genera elettricità utilizzando l'idrogeno. Le principali case automobilistiche hanno già prodotto concept car alimentate da celle a combustibile, la Volkswagen Tiguan HyMotion e il SUV Chevrolet Equinox Fuel Cell sono due esempi, e almeno un modello di produzione di celle a combustibile a idrogeno è già disponibile in California, l'Honda FCX Clarity..

Perché la spinta alla tecnologia dell'idrogeno? È davvero molto meglio del consumo di combustibili fossili? E l'economia dell'idrogeno - è anche possibile? Fai un respiro profondo e leggi la pagina successiva.

Contenuti

Niente più inquinamento?
Niente più dipendenza dal petrolio straniero?
L'economia dell'idrogeno è sostenibile?

Il traffico pomeridiano scorre lungo le strade di Pechino piene di smog il 14 luglio 2008. È possibile che i veicoli alimentati da celle a combustibile a idrogeno riducano l'inquinamento atmosferico? FREDERIC J. BROWN / AFP / Getty Images

Uno dei vantaggi più importanti di un'economia dell'idrogeno è che le celle a combustibile non sono inquinanti. Non vengono prodotte emissioni di carbonio quando l'elettricità viene generata in una cella a combustibile. Una cella a combustibile a idrogeno produce due sottoprodotti: calore e acqua. Se ogni veicolo sulla strada fosse alimentato da una cella a combustibile a idrogeno, le familiari nuvole di smog che incombono su molte città degli Stati Uniti, la maggior parte delle quali proviene dai gas di scarico dei veicoli, scomparirebbero in gran parte. Secondo l'Environmental Protection Agency, la metà di tutti gli americani vive in aree in cui l'inquinamento è sufficiente a produrre un effetto negativo sulla salute umana, quindi ridurre lo smog sarebbe un vantaggio significativo.

Motori a combustione interna, che bruciano combustibili derivati dall'elemento carbonio, produrre diversi sottoprodotti, principalmente diossido di carbonio, acqua, e le minuscole particelle di materia a cui ci riferiamo come fuliggine. La fuliggine, quando viene espulsa nell'aria respirata dagli esseri umani, può causare asma, cancro ai polmoni e altre malattie. Inoltre, la maggior parte degli scienziati ritiene che una maggiore quantità di anidride carbonica nell'atmosfera contribuisca al riscaldamento globale, che potrebbe eventualmente causare cambiamenti climatici dannosi su gran parte del nostro pianeta..

La conversione da motori a combustione interna a fonti di carburante non inquinanti come l'idrogeno sarà importante per ridurre questi problemi nel 21^st secolo. Ma con più di 130 milioni di veicoli a benzina in circolazione oggi, è improbabile che le auto a celle a combustibile facciano una differenza sufficiente nel prossimo futuro per produrre significativi miglioramenti ambientali. Si stima che le prime auto a celle a combustibile costeranno almeno $ 100.000, il che le metterà fuori dalla portata del conducente ordinario. Un altro punto da sottolineare è che l'infrastruttura necessaria per rendere pratiche queste auto, compresi gli impianti di produzione di idrogeno e le stazioni di rifornimento, non è ancora disponibile. Alcuni osservatori ritengono che, a breve termine, i cambiamenti ambientali arriveranno attraverso l'uso combinato di auto a idrogeno e altri tipi di veicoli, comprese le auto elettriche a batteria e le auto che utilizzano altre forme alternative di carburante..

L'inquinamento atmosferico esistente non scomparirà presto. La fuliggine si deposita dall'atmosfera nel giro di settimane o mesi, ma l'anidride carbonica rimane per un tempo notevolmente più lungo. Anche se tutte le fonti di emissioni di carbonio venissero eliminate oggi, potrebbero volerci ancora decenni prima che i livelli di carbonio atmosferico tornino alla normalità. Inoltre, le automobili sono solo una delle fonti di emissioni di carbonio. Anche altri, come le centrali elettriche a carbone, dovrebbero essere notevolmente ridotti per prevenire il riscaldamento globale.

Efficienza dell'idrogeno

Un altro grande vantaggio di una cella a combustibile a idrogeno è la sua efficienza. Un motore a combustione interna utilizza meno del 20 percento dell'energia chimica della benzina, rendendolo un processo relativamente inefficiente. Una cella a combustibile, al contrario, è notevolmente più efficiente, poiché utilizza circa il 60 percento dell'energia disponibile nell'idrogeno.

Un nuovo veicolo Nissan a idrogeno viene esposto durante un evento Hydrogen Ride and Drive al Liberty Science Center il 13 agosto 2008 a Jersey City, N. J. Spencer Platt / Getty Images

Più della metà del petrolio utilizzato negli Stati Uniti è importato da altri paesi. Ciò ha un impatto significativo sull'economia degli Stati Uniti. Due terzi di questo petrolio importato viene utilizzato per il trasporto. Poiché così tanto petrolio proviene da fuori degli Stati Uniti, le variazioni dei prezzi e dell'offerta sono in gran parte fuori dal nostro controllo. Gran parte del petrolio proviene da regioni politicamente instabili del Medio Oriente. I tentativi di liberare gli Stati Uniti dalla dipendenza dal petrolio mediorientale risalgono agli anni '70; tuttavia, la quantità di petrolio importata da allora è effettivamente aumentata. Inoltre, la preoccupazione per la dipendenza dal petrolio degli Stati Uniti è cresciuta ancora di più in seguito agli eventi terroristici dell'11 settembre 2001.

Un altro problema con la nostra dipendenza dal petrolio è che l'aumento dei prezzi del petrolio ha un effetto sull'intera economia degli Stati Uniti, aumentando il prezzo di quasi tutti i prodotti che utilizzano petrolio nella sua fabbricazione o che richiedono petrolio per raggiungere il mercato. I prezzi del petrolio sono aumentati bruscamente negli ultimi anni, con il prezzo della benzina e del gasolio che si aggirava tra i 4 ei 5 dollari al gallone per tutto il 2008.

L'idrogeno sarà più economico della benzina? Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti stima che le celle a combustibile della generazione attuale producano elettricità a un prezzo di circa $ 225 per kilowatt. Sfortunatamente, i prezzi dovranno scendere a circa $ 30 per kilowatt prima che l'idrogeno sia competitivo con la benzina come carburante; tuttavia, il Consiglio nazionale delle ricerche prevede che il costo dell'idrogeno stesso, misurato su una base per miglio, potrebbe presto essere fino al 50 per cento inferiore al costo attuale della benzina. Ovviamente, questo vantaggio continuerà ad aumentare costantemente con l'aumento del prezzo del gas. L'efficienza con cui l'idrogeno viene convertito in elettricità gli conferisce anche un vantaggio sostanziale.

I veicoli a idrogeno possono aiutare a rompere la nostra dipendenza dal petrolio? I veicoli a idrogeno aiuteranno a ridurre questa dipendenza, ma probabilmente passeranno decenni prima che vengano utilizzati quotidianamente veicoli a idrogeno sufficienti a fare una differenza significativa sulle importazioni di petrolio. A lungo termine, tuttavia, l'impatto delle auto a idrogeno potrebbe essere considerevole.

Le auto a idrogeno non sono solo le auto del futuro: diversi veicoli a celle a combustibile (o FCV) sono in circolazione proprio ora:

La chiarezza Honda FCX: Questo è l'unico veicolo a celle a combustibile che può essere effettivamente noleggiato da privati, ma solo in alcune parti della California dove sono installate stazioni di rifornimento di idrogeno. Honda addebita $ 600 al mese per un contratto di locazione FCX. Il primo FCX è stato consegnato a una famiglia californiana il 25 luglio 2008.
SUV Chevrolet Equinox a celle a combustibile: Flotte di SUV Equinox alimentati a celle a combustibile hanno girato la California, New York e Washington, D.C., per dimostrare la tecnologia. Questo veicolo non è attualmente disponibile per la locazione o l'acquisto.
Volkswagen Tiguan HyMotion: Come la Chevrolet, la Volkswagen non è pronta a vendere o affittare questo veicolo, ma l'HyMotion faceva parte di un National Hydrogen Road Tour che andava da Portland, nel Maine, a Los Angeles, in California..
BMW Hydrogen 7: Sebbene non sia ancora disponibile al grande pubblico, BMW ha regalato questo veicolo alle celebrità - a cominciare dall'attore Will Ferrell - per lunghi periodi di utilizzo.

Ha una popolazione di meno di 300.000 persone, eppure Reykjavik, Islanda, si sta posizionando per diventare la prima economia dell'idrogeno sostenibile al mondo. Arctic-Images / Getty Images

Se l'economia dell'idrogeno vuole fornire agli Stati Uniti un futuro libero dall'inquinamento e dalla dipendenza dal petrolio straniero, deve essere sostenibile. Cioè, deve essere in grado di tenere il passo con l'aumento della crescita della popolazione, un maggiore uso di tecnologie assetate di energia, i cambiamenti nella politica e i cambiamenti negli atteggiamenti delle persone verso l'ambiente e verso il benessere delle generazioni future. È stato stimato che il fabbisogno energetico mondiale raddoppierà entro il 2050. È improbabile che la rapida diminuzione delle forniture di combustibili fossili possa tenere il passo con questa domanda, quindi nuove risorse energetiche saranno cruciali.

Uno dei principali ostacoli a un'economia dell'idrogeno sostenibile è che i metodi attualmente utilizzati per estrarre l'idrogeno da molecole più grandi si basano sull'elettricità e che l'elettricità è generata principalmente da metodi che creano inquinamento. Se l'estrazione dell'idrogeno viene eseguita utilizzando l'elettricità da una centrale elettrica a carbone, non importa che la cella a combustibile non inquini perché l'inquinamento si è verificato quando l'idrogeno è stato estratto. Se l'idrogeno deve essere una vera fonte di energia non inquinante, l'elettricità utilizzata per estrarre l'idrogeno dovrà essere prodotta con un metodo non inquinante come l'energia solare. Al momento questo di solito non è il caso, quindi un'economia dell'idrogeno veramente sostenibile richiederà cambiamenti sostanziali nella produzione di energia.

Anche l'archiviazione è un problema. L'idrogeno viene immagazzinato in forma liquida compressa e nel tempo parte di esso fuoriesce per evaporazione. Se un'auto a idrogeno non viene guidata regolarmente, le perdite per evaporazione aumenteranno notevolmente la spesa complessiva del carburante. E comprimere l'idrogeno liquido fino a un volume che può essere trasportato in un'auto richiede anche una grande quantità di energia, e quell'energia potrebbe essere stata generata usando metodi che causano inquinamento.

Alcuni esperti ritengono che i miglioramenti nella produzione e nello stoccaggio dell'idrogeno porteranno a un'economia dell'idrogeno sostenibile in 15-30 anni. Tuttavia, l'idea di un'economia dell'idrogeno ha i suoi oppositori, molti dei quali credono che un'economia del genere non potrà mai essere sostenibile e che le nostre risorse sarebbero meglio utilizzate esplorando altre forme di generazione di energia. Potrebbero passare anni prima che diventi chiaro se l'idrogeno è davvero il carburante del futuro.

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