Catalogo Experimenta 06
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APPROFONDIMENTI SCIENTIFICI<br />
100<br />
Quali sono le “tecnologie invisibili” di una Panda a idrogeno?<br />
Le celle a combustibile - che formano lo Stack, il cuore del<br />
sistema, dove idrogeno e ossigeno si uniscono per generare<br />
elettricità - sono sistemate sotto il pianale dell’auto: 360 celle<br />
in serie, ognuna delle quali dà una tensione di 1,2 Volt. Tra<br />
le ruote anteriori è collocato il motore elettrico asincrono: ha<br />
la forma di un cilindro e funziona a corrente alternata. Sotto<br />
il bagagliaio posteriore c’è il serbatoio, dove l’idrogeno è compresso<br />
a 350 atmosfere (contiene 68 litri di gas per un peso<br />
di 1,6 chilogrammi). Distribuiti intorno troviamo i numerosi<br />
sottosistemi: il separatore idrogeno/acqua, lo scambiatore, il<br />
motore di avviamento, filtri, flauto per l’iniezione, dispositivi<br />
di sicurezza e controllo. In tutto, circa 50 apparecchi ausiliari,<br />
un numero che dà l’idea della complessità dell’insieme.<br />
Il prezzo? Questo è uno dei punti più delicati. Seicentomila<br />
euro, metà per le celle a combustibile e metà per tutto il resto.<br />
Parliamo di un prototipo, quasi ogni pezzo è costruito apposta.<br />
Così un kW di potenza costa 5000 euro, già in piccola<br />
serie si scende a 3000, con una produzione di massa a 500. Il<br />
motore a benzina costa 50 euro a kW: l’idrogeno è ancora 10<br />
volte più caro.<br />
Gli spazi per migliorare però sono ampi. Oggi la tecnologia<br />
dell’idrogeno è al livello di un artigianato evoluto. Dobbiamo<br />
ragionare su tempi lunghi: nel 2010 circoleranno le prime<br />
flotte di vetture e autobus, nel 2015 vedremo uno sviluppo<br />
più ampio e incomincerà a diffondersi la rete di distribuzione<br />
dell’idrogeno, nel 2020 l’idrogeno acquisirà una parte rilevante<br />
nello scenario dei trasporti.<br />
Perché questo scenario si realizzi occorre però partire subito con<br />
investimenti e ricerca. L’Unione Europea ha pronto un programma<br />
settennale con finanziamento di 250 milioni di euro all’anno,<br />
ai quali se ne affiancherebbero altrettanti messi da privati.<br />
Sarebbe il minimo per competere con Usa (tre programmi di<br />
ricerca), Giappone, Francia e India (tuttora nei motori convenzionali<br />
si investe in ricerca una somma da 10 a 20 volte mag-<br />
giore). Ma per ora la Commissione ha bloccato tutto. L’Italia,<br />
poi, è ancora più in difficoltà perché finora (estate 20<strong>06</strong>) non<br />
ha né un piano energetico né un piano dei trasporti.<br />
Come funziona una fuel cell, cioè una cella a combustibile?<br />
Un po’ come in una pila di Volta, ci sono tante celle elementari<br />
collegate in serie. Ogni cella è composta da un piatto<br />
metallico, un elettrodo, una membrana catalizzatrice, un altro<br />
elettrodo e un altro piatto. Il tutto ha lo spessore di mezzo<br />
centimetro. Maggiore è la superficie della cella, più grande<br />
sarà la potenza. Il costo è alto soprattutto per via del catalizzatore,<br />
che è a base di platino, un metallo prezioso oggi così<br />
scarso che non sarebbe neppure possibile avviare una produzione<br />
industriale di fuel cell.<br />
COME FARE IL PIENO DI IDROGENO<br />
Il problema centrale è come procurarsi l’idrogeno. Si può ottenere<br />
dal metano con il processo chiamato reforming: ma così<br />
dipendiamo di nuovo da una fonte fossile non rinnovabile e la<br />
quantità di anidride carbonica che finisce nell’aria si dimezza<br />
soltanto rispetto alla semplice combustione. Si può pensare<br />
al trattamento di biocombustibili come etanolo e metanolo,<br />
ma per fare un litro di biocombustibile occorre una tonnellata<br />
di acqua per irrigare la coltivazione. Tra le biomasse fonte<br />
di idrogeno le alghe appaiono particolarmente interessanti.<br />
Si può ricavare l’idrogeno per elettrolisi dell’acqua separando<br />
nella sua molecola l’atomo di ossigeno dai due atomi di<br />
idrogeno, ma usando l’elettricità prodotta dalle attuali centrali<br />
avremmo uno spreco energetico intollerabile e non risolveremmo<br />
i problemi di inquinamento e di esaurimento delle<br />
risorse fossili.<br />
Rimangono due vie: fare l’elettrolisi dell’acqua con elettricità<br />
prodotta da pannelli fotovoltaici (come si è già accennato)<br />
oppure scindendone le molecole ad altissima temperatura<br />
(circa mille °C). La prima soluzione, senza dubbio la migliore<br />
in assoluto per l’ambiente, richiede un grande sviluppo delle