Catalogo Experimenta 06

APPROFONDIMENTI SCIENTIFICI
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Quali sono le “tecnologie invisibili” di una Panda a idrogeno?
Le celle a combustibile - che formano lo Stack, il cuore del
sistema, dove idrogeno e ossigeno si uniscono per generare
elettricità - sono sistemate sotto il pianale dell’auto: 360 celle
in serie, ognuna delle quali dà una tensione di 1,2 Volt. Tra
le ruote anteriori è collocato il motore elettrico asincrono: ha
la forma di un cilindro e funziona a corrente alternata. Sotto
il bagagliaio posteriore c’è il serbatoio, dove l’idrogeno è compresso
a 350 atmosfere (contiene 68 litri di gas per un peso
di 1,6 chilogrammi). Distribuiti intorno troviamo i numerosi
sottosistemi: il separatore idrogeno/acqua, lo scambiatore, il
motore di avviamento, filtri, flauto per l’iniezione, dispositivi
di sicurezza e controllo. In tutto, circa 50 apparecchi ausiliari,
un numero che dà l’idea della complessità dell’insieme.
Il prezzo? Questo è uno dei punti più delicati. Seicentomila
euro, metà per le celle a combustibile e metà per tutto il resto.
Parliamo di un prototipo, quasi ogni pezzo è costruito apposta.
Così un kW di potenza costa 5000 euro, già in piccola
serie si scende a 3000, con una produzione di massa a 500. Il
motore a benzina costa 50 euro a kW: l’idrogeno è ancora 10
volte più caro.
Gli spazi per migliorare però sono ampi. Oggi la tecnologia
dell’idrogeno è al livello di un artigianato evoluto. Dobbiamo
ragionare su tempi lunghi: nel 2010 circoleranno le prime
flotte di vetture e autobus, nel 2015 vedremo uno sviluppo
più ampio e incomincerà a diffondersi la rete di distribuzione
dell’idrogeno, nel 2020 l’idrogeno acquisirà una parte rilevante
nello scenario dei trasporti.
Perché questo scenario si realizzi occorre però partire subito con
investimenti e ricerca. L’Unione Europea ha pronto un programma
settennale con finanziamento di 250 milioni di euro all’anno,
ai quali se ne affiancherebbero altrettanti messi da privati.
Sarebbe il minimo per competere con Usa (tre programmi di
ricerca), Giappone, Francia e India (tuttora nei motori convenzionali
si investe in ricerca una somma da 10 a 20 volte mag-
giore). Ma per ora la Commissione ha bloccato tutto. L’Italia,
poi, è ancora più in difficoltà perché finora (estate 2006) non
ha né un piano energetico né un piano dei trasporti.
Come funziona una fuel cell, cioè una cella a combustibile?
Un po’ come in una pila di Volta, ci sono tante celle elementari
collegate in serie. Ogni cella è composta da un piatto
metallico, un elettrodo, una membrana catalizzatrice, un altro
elettrodo e un altro piatto. Il tutto ha lo spessore di mezzo
centimetro. Maggiore è la superficie della cella, più grande
sarà la potenza. Il costo è alto soprattutto per via del catalizzatore,
che è a base di platino, un metallo prezioso oggi così
scarso che non sarebbe neppure possibile avviare una produzione
industriale di fuel cell.
COME FARE IL PIENO DI IDROGENO
Il problema centrale è come procurarsi l’idrogeno. Si può ottenere
dal metano con il processo chiamato reforming: ma così
dipendiamo di nuovo da una fonte fossile non rinnovabile e la
quantità di anidride carbonica che finisce nell’aria si dimezza
soltanto rispetto alla semplice combustione. Si può pensare
al trattamento di biocombustibili come etanolo e metanolo,
ma per fare un litro di biocombustibile occorre una tonnellata
di acqua per irrigare la coltivazione. Tra le biomasse fonte
di idrogeno le alghe appaiono particolarmente interessanti.
Si può ricavare l’idrogeno per elettrolisi dell’acqua separando
nella sua molecola l’atomo di ossigeno dai due atomi di
idrogeno, ma usando l’elettricità prodotta dalle attuali centrali
avremmo uno spreco energetico intollerabile e non risolveremmo
i problemi di inquinamento e di esaurimento delle
risorse fossili.
Rimangono due vie: fare l’elettrolisi dell’acqua con elettricità
prodotta da pannelli fotovoltaici (come si è già accennato)
oppure scindendone le molecole ad altissima temperatura
(circa mille °C). La prima soluzione, senza dubbio la migliore
in assoluto per l’ambiente, richiede un grande sviluppo delle