Cos’è un’auto di idrogeno 

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Idrogeno, questo nuovo combustibile per auto

Dacia ha appena annunciato la sua partecipazione al Dakar nel 2024, con un prodotto E-Fuel basato sull’idrogeno e sull’anidride carbonica. A poco a poco, l’idrogeno fa spazio ai produttori.

Abbiamo parlato di lui solo per modelli ad alta end. Il carburante sintetico, tuttavia, alimenterà presto una Dacia. Quello che eseguirà il Dakar nel 2025. Mentre il produttore a basso costo della Renault ha appena annunciato il suo ingresso nel razzino, ha anche annunciato che la sua auto funzionerà grazie a un E-Fuel.

Questo combustibile sintetico sarà creato da Aramco, basato sull’idrogeno e l’anidride carbonica, per un combustibile che combina prestazioni e un impatto inferiore sull’ambiente. Dalla cella a combustibile, l’idrogeno si fa gradualmente verso il motore termico.

Carburante per motore termico

Questa è una delle tracce esplorate da Toyota. Pioneer di idrogeno con il suo Mirai, rilasciato nel 2015 e che è nella sua seconda generazione, il produttore giapponese esplora una soluzione di motore di calore idrogeno.

“È passato poco più di un anno da quando testiamo i prototipi in cui sostituiamo in un motore di calore la benzina o il diesel con idrogeno liquido”, spiega al business BFM Frank Marotte, CEO di Toyota France.

Questa tecnologia quindi differisce da quella utilizzata fino ad allora dalla Toyota sul Mirai, quella della cella a combustibile. Nelle auto dotate di questa tecnologia, l’idrogeno fornisce la cella a combustibile dove reagisce con l’ossigeno dell’aria per produrre elettricità che viene quindi utilizzata per alimentare un motore elettrico. Nell’auto di idrogeno con motore a combustibile, l’idrogeno viene utilizzato come combustibile, iniettato nei cilindri del motore e miscelato con aria. Questa miscela produce un’esplosione controllata che genera energia per spingere l’auto. Ciò richiede anche un serbatoio in grado di imbarcare l’idrogeno e una modifica della linea di scarico.

“È lo stesso funzionamento altrimenti con la stessa architettura dell’auto, che ha molti vantaggi e soprattutto può avere un potenzialmente se si arriva al giusto prezzo, è in grado di trattare potenzialmente l’intero parco rotolare”, continua Frank Marotte.

Questa tecnologia si interessa in particolare alla concorrenza, come nel caso della Toyota con il suo prototipo futuro per le 24 ore di Le Mans, la Toyota GR H2 o Alpine. Il marchio sportivo di Renault studia anche questa traccia per i futuri modelli di competizione, in particolare attraverso il suo concetto manifesto Alpenglow.

Nuove generazioni di celle a combustibile

La cella a combustibile non ha tuttavia detto la sua ultima parola. L’altro pioniere in idrogeno, Hyundai, ha offerto un SUV idrogeno dal 2018, il NEXO. Una soluzione tecnica assorbita anche da BMW, che ha appena lanciato una flotta di grandi SUV IX5 idrogeno per testare in condizioni reali la sua nuova generazione di batterie, o l’anno scorso da Jaguar Land Rover, che ha anche testato un prototipo di difensore dal 2021 a cella a combustibile e quindi operano anche in idrogeno.

I produttori francesi hanno anche lanciato su questo mercato, in particolare dal veicolo di utilità. Il gruppo Stellantis commercializza da alcuni mesi nei mercati tedeschi e francesi per alcuni mesi, lievi utilità delle batterie combustibili. La Citroën Jumpy, Expert Peugeot e Opel Vivaro sono stati scelti come modello per lanciare questa tecnologia a Stellantide. Il gruppo Renault segue la stessa strategia con la sua sussidiaria Hyvia, che commercializza le versioni delle celle di diverse varianti principali.

“Ci rendiamo conto che dobbiamo accelerare dannosamente sulla decarbonazione e in particolare il settore dei trasporti, riassume Chriselle Werquin, delegato generale della Francia Hydrogen Association, su BFM Business. Le tecnologie sono mature e c’è una dinamica globale in termini di idrogeno come vettore di decarbonazione nella mobilità come in altri settori “.

Cos’è un’auto di idrogeno ?

Quali differenze con i veicoli a batteria elettrica ?

Momento della lettura : 5 minuti

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L’auto di idrogeno (H2) è un’auto elettrica a celle a combustibile. Ridurre il tempo di ricarica, la propulsione a celle a combustibile interessa i produttori di automobili. Quali sono le caratteristiche di questi veicoli ?

Gli ingranaggi di un veicolo idrogeno rimangono spesso un mistero per la gente comune. Identificabile con il nome fCEV, per ” Veicolo elettrico a celle a combustibile », Le auto idrogeno fanno parte della categoria dei veicoli elettrici. A differenza di Bev, per ” Veicolo elettrico a batteria “, Il veicolo idrogeno è in grado di produrre l’elettricità di cui ha bisogno. La sua trazione è garantita da un propulsore elettrico. Questa è la principale differenza tra i veicoli elettrici a batteria e le auto H2.

Come funzionano le auto idrogeno ?

Per semplificare, è come se il veicolo idrogeno trasportasse un centro di produzione di elettricità a bordo: la famosa cella a combustibile. Il gas viene immagazzinato sotto pressione nei serbatoi del veicolo. È questa cella a combustibile che trasforma l’idrogeno pieno in elettricità. In contatto con l’ossigeno, l’idrogeno reagisce e produce elettricità, calore e vapore acqueo (H2O). Questo processo è chiamato ” Elettrolisi inversa »».

L’energia prodotta viene evacuata sotto forma di vapore e quindi non fa alcuna emissione di inquinamento. La maggior parte dei veicoli idrogeno sul mercato si basa oggi su questo principio. La ricarica viene eseguita in stazioni dedicate, tuttavia poche possono essere (ce ne sono una dozzina in Francia). L’idrogeno viene quindi iniettato sotto forma di gas a pressione. Il tempo di ricarica molto breve è la risorsa principale del FCEV rispetto al BEV: appena cinque minuti per l’ix5 della BMW.

La loro autonomia è simile, anche superiore, quella dei veicoli elettrici dotati di potenti batterie: tra 400 e 500 km. Un buon punto: l’autonomia dei veicoli che operano a H2 non dipende dalla temperatura esterna e quindi non è ridotta in inverno. Tra gli altri vantaggi, troviamo il silenzio, il piacere di guida e l’accesso alle aree con traffico limitato di alcuni centri urbani.

Quali sono i loro svantaggi ?

Se le auto a idrogeno stanno lottando per democratizzare, è perché molti inconvenienti impediscono la loro adozione su larga scala: infrastrutture limitate, costi elevati, approvvigionamento, conservazione, impatto ambientale della produzione, ecc. È molto. Anche se l’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo, è piuttosto raro nello stato puro sulla terra.

Un altro punto di blocco: la produzione di idrogeno è la fonte di una grande quantità di emissioni di gas serra. L’idrogeno verde non è ancora molto diffuso. L’argomento non è estraneo alla recente venuta del primo ministro indiano in Francia, secondo le sfide. Narendra me cerca di intrecciare nuove partnership tra Francia e India, per accelerare la produzione di idrogeno di carbonio neutro.

Le perdite di idrogeno rappresentano anche un rischio per l’ambiente. Gli esperti IPCC hanno dimostrato che potrebbero persino accentuare i cambiamenti climatici. Steven Amburg, coautore degli ultimi rapporti IPCC, ha riferito a Euractiv L’idrogeno è un potente gas serra quando perde nell’atmosfera. Ha una durata breve ma, in uguale massa, è 200 volte più dannoso dell’anidride carbonica (CO2). »»

Sicurezza: un altro problema di dimensioni sollevato dallo stoccaggio di idrogeno. La sua bassa densità di energia significa che ci vuole molto spazio per conservarla. Questo gas è anche noto per essere particolarmente infiammabile. Nel 2019, ad esempio una stazione di auto di idrogeno era esplosa in Norvegia, a Sandvika. Ciò che suscita molte preoccupazioni tra la popolazione.

Qual è il prezzo di un litro di idrogeno ?

Il prezzo dell’idrogeno varia a seconda di diversi fattori, come il metodo di produzione, la scala di produzione, la “purezza” o la posizione geografica. Come nel caso dei carburanti convenzionali, il prezzo dell’idrogeno può fluttuare a causa di cambiamenti sul mercato o eventi geopolitici. In generale, la produzione di questo gas è più costosa di quella dei combustibili fossili, come benzina o diesel.

L’idrogeno è spesso misurato in chilogrammi anziché in litri, Perché è memorizzato e distribuito in forma gassosa, il che rende la conversione tra le due misure difficili.

Secondo Engie, l’attuale tasso di idrogeno è compreso tra 10 e 15 euro/kg. Poiché la capacità dei carri armati è spesso vicina a 6 litri, ci vogliono tra 60 e 100 euro. Per il momento, il costo dell’uso di un veicolo idrogeno non è quindi vantaggioso rispetto ai veicoli termici.

Il costo per litro di idrogeno può variare a seconda della densità di accumulo e delle condizioni di temperatura e pressione. Le tecnologie di produzione e stoccaggio sono in costante evoluzione. Anche il rifornimento di carburante rimane difficile, perché il numero di stazioni di ricarica dell’idrogeno in Francia è ancora limitato a poche decine. Il prezzo del litro dovrebbe diminuire nel corso degli anni, poiché le tecnologie miglioreranno e la domanda aumenterà.

Sono auto idrogeno per il futuro ?

È un vero dibattito. Il futuro dell’industria automobilistica è un argomento complesso. Alcuni immaginano veicoli elettrici da vincere, altri pensano che l’idrogeno possa prendere il sopravvento. Ciò che sembra ovvio è che molto probabilmente le auto idrogeno faranno parte dell’equazione. Difficile da prevedere con certezza se diventeranno l’opzione dominante.

Il costo dei veicoli che operano su H2 è fino ad oggi troppo alto per poter immaginare la loro democratizzazione. Secondo H2 Mobile, i due modelli offerti in Francia, vale a dire la Toyota Mirai e la Hyundai Nexo, superano € 70.000. Ci sono due spiegazioni a questo fenomeno. In primo luogo, i produttori hanno attualmente scelto di commercializzare modelli ad alta end e ben equipaggiati. Inoltre, i volumi di produzione sono bassi.

Nel 2023, i veicoli elettrici furono acclamati. Beneficano da un’infrastruttura di ricarica sempre più sviluppata e vedono cadere il costo di produzione delle batterie. I produttori si sforzano anche di migliorare la loro autonomia e ridurre i tempi di ricarica. Tutto ciò suggerisce che il futuro si sta preparando ad ospitare veicoli elettrici di massa, ma non necessariamente idrogeno. Alcuni settori specifici potrebbero tuttavia essere affezionati all’idrogeno: veicoli o camion.

In un rapporto intitolato ” Energy Outlook 2023 “, Il gigante del petrolio BP ci crede” L’idrogeno svolgerà solo un ruolo minimo nella decarbonizzazione dei veicoli leggeri »». La società britannica scrive che il potenziale del mercato delle auto idrogeno è ” praticamente inesistente per il 2050 »». Il gruppo promette tuttavia un futuro radioso per l’idrogeno nei settori dell’aviazione, dell’industria e del trasporto marittimo.

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Sono auto idrogeno vitali ?

Mentre le auto elettriche sono in aumento, un’altra tecnologia sta per sbarcare. L’idrogeno promette anche una fonte di energia decarbonizzata e un’esperienza ancora più riuscita. Facciamo il punto.

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Quando parliamo di idrogeno auto, queste sono vere auto elettriche a celle a combustibile. Concretamente, il veicolo è alimentato da uno o più motori elettrici. La differenza principale si trova quindi nel metodo di accumulo di energia. Se le auto elettriche convenzionali si basano su batterie, le auto a idrogeno contano su una cella a combustibile. Esiste un’alternativa, tuttavia, quella dell’auto a motore di calore, usando diidrogeno come combustibile per sostituire il diesel o la benzina.

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Motore termico a punta di calore idrogeno

Molti appassionati si pentino già del motore di calore di fronte al boom delle auto elettriche. Per loro, rumore, vibrazioni e carattere specifici per ciascun modello rappresentano l’anima dell’auto termica. Teoricamente, sarà possibile mantenere tutto questo con un motore a combustione interna che opera in idrogeno.

Molti produttori, come Toyota, Yamaha, Kawasaki Heavy Industries, BMW o Ford annunciano di lavorare su motori termici idrogeno. L’idea è di sostituire il carburante con diidrogeno adattando il rapporto stechiometrico (miscela aria/carburante), il serbatoio e alcuni componenti per limitare l’usura del motore a causa della molecola H2.

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L’idrogeno è altamente esplosivo e offre un potenziale energetico molto più alto di quello del diesel o della benzina, possiamo immaginare un motore che consuma poco e offra la stessa potenza a energia comparabile comparabile comparabile comparabile comparabile. D’altra parte, il motore dovrebbe essere in grado di ricevere un grande volume d’aria in modo che la combustione sia l’ideale e rifiuti la minima CO2 e le particelle fini. Con i motori coinvolti da un turbo o un compressore, la soluzione è possibile. Tuttavia sembra molto meno probabile per i motori “atmosferici” chiamati così. Con questo in mente, sarebbe persino credibile immaginare un kit di conversione per adattare il tuo veicolo all’idrogeno.

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Per il momento, la Toyota ha presentato Yaris GR H2 e Corolla Cross H2, concept car che utilizzano idrogeno come combustibile e intende commercializzare questa soluzione. Da parte sua, Kawasaki ha annunciato di lavorare su una moto basata sul motore dell’H2 SX con il motore compresso.

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La cella a combustibile

Se le semplici parole “cella a combustibile” possono sembrare futuristiche o utopiche, il processo è in realtà piuttosto vecchio. Scoperta nel 1839, la cella a combustibile si basa sul principio delle molecole di diidrogeno ossiaodorate alle molecole di diossigeno (2 h₂ + O₂ → 2 h₂O). Questo processo rilascia quindi acqua, calore ed elettricità, che viene utilizzato per fornire il motore elettrico. Oltre al vapore acqueo, le emissioni locali e innocue sono zero e sono quindi un argomento a favore di questa tecnologia.

Vantaggi dell’auto di idrogeno

Senza emissioni di CO2 e inquinanti

L’auto di idrogeno che funziona come auto elettrica, le emissioni inquinanti in funzione sono zero; Solo il vapore acqueo deriva dalla reazione chimica. Senza combustione nel motore, l’auto non rilascia particelle fini o CO₂, Con l’eccezione, ovviamente, frenare particelle e pneumatici.

Allo stesso modo, i veicoli a idrogeno beneficiano della preziosa vignetta verde di Cris che consente loro di circolare in libertà negli ZFE, anche durante i picchi di inquinamento.

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Grande autonomia

Una delle principali rimostranze contro l’auto elettrica è la sua autonomia ridotta e il tempo trascorso a ricaricarla. Se è necessario cambiare le sue abitudini per andare a questa tecnologia, l’idrogeno, tuttavia, promette un buon compromesso.

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In effetti, la Toyota Mirai (annunciata per 650 km WLTP) detiene il record di autonomia con un viaggio di 1360 km fatto con un singolo “pieno”. The Hopium Machina, un’auto francese recentemente presentata alla fiera automobilistica di Parigi promette oltre 1000 km di autonomia.

D’altra parte, riempire il serbatoio di idrogeno non richiederebbe più di 5 minuti e viene effettuato alla pompa. Questo avvicina questa tecnologia alle nostre abitudini con auto termiche.

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Auto efficienti

Con un motore o più motori elettrici, le auto a idrogeno offrono una qualità di guida equivalente a quella del loro ciondolo a batteria. La coppia istantanea degna di un camion consente di rimorchiare facilmente la massa del veicolo e di offrire una singola approvazione. Hopium Machina rivendica un gruppo motociclistico di 500 cavalli per sparare da 0 a 100 km/h in soli 5 secondi. Il NAMX HUV in arrivo annuncia presto prestazioni.

Senza rumore, senza vibrazioni e inodore, guidare un’auto a celle a combustibile e un motore elettrico ti consente di concentrarti davvero sugli elementi essenziali: guida.

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Aiuto per l’acquisto

Come per le auto elettriche, il FCEV (veicolo elettrico a celle a combustibile) è ammissibile per l’adesivo verde del critico, che può far sorridere gli abitanti dello ZFE. Ma in aggiunta a ciò, le auto a batteria sono anche idonee per gli aiuti di Stato al momento dell’acquisizione.

Acquistando un’auto di idrogeno, puoi beneficiare del bonus ecologico riservato all’auto elettrica; Questo bonus è massimo inferiore a € 47.000 e va da € 5.000 a 7.000 a seconda del reddito. L’offerta di veicoli a questo prezzo è purtroppo snella e il bonus ecologico è solo € 1.000 per i veicoli di oltre € 47.000. A questo bonus ecologico può essere aggiunto un possibile bonus di conversione e vari aiuti locali.

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Gli svantaggi dell’auto di idrogeno

Un’offerta troppo magra

Se la fornitura di veicoli elettrici sulla batteria continua a crescere, quello della FCEV rimane ancora troppo sottile. Attualmente, c’è solo una manciata di marchi che sviluppano questa tecnologia. In Francia, possiamo acquistare solo due nuovi modelli: la Toyota Mirai, la sorella della Prius e il SUV Hyundai Nexo. Sul lato dei prezzi, devi pagare almeno € 72.250 per la Toyota e circa € 80.000 per il SUV Hyundai.
Altri modelli devono venire, come NAMX HUV, Hopium Machina o il futuro idrogeno BMW IX5.

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Inoltre, le conseguenze o la causa della bassa offerta di auto, le stazioni di idrogeno sono quasi assenti dal territorio. Ci sono circa trenta in Francia, il che è chiaramente insufficiente per offrire ai conducenti un’esperienza serena. Un piano di recupero governativo fornisce investimenti di 7,2 miliardi di euro entro il 2030 per energizzare questa tecnologia, ma le stazioni sono attualmente troppo rare per considerare di andare in vacanza con un’auto FCEV.

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Non così economico

I rari modelli disponibili sul mercato sono negoziati a prezzi dell’oro. Ma come le auto elettriche, il costo aggiuntivo per l’acquisto può essere rapidamente restituito all’uso ? Si potrebbe dire che sì, ma l’osservazione è molto più mista.

Prendendo un’auto come Hyundai Nexo, c’è un serbatoio di 6,33 kg di idrogeno. Per 1 kg di idrogeno, devi pagare tra 10 e 15 €, che rappresenta un “pieno” a circa 70 €. Tale auto consuma circa 1 kg/100 km, portando quindi le spese a circa 11 €/100 km. Per fare un confronto, un SUV diesel che consuma 5,5 L/100 km avrà un costo di € 10,16 per coprire la stessa distanza (prezzo medio per il diesel B7: € 1,848). Per risparmiare denaro, sarà quindi necessario attendere lo sviluppo del settore per la produzione di idrogeno e i produttori possono raggiungere economie di scala.

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Resa troppo bassa

Una delle principali difficoltà nella democratizzazione dell’idrogeno è legata alla sua produzione e trasporto. Per ottenere l’idrogeno, ci sono diverse soluzioni. I primi due consistono nell’ottenere il diidrogeno o mediante gassificazione dei combustibili fossili (carbone) o mediante riforma del gas naturale (metano), ma hanno i principali svantaggi di pesanti emissioni di serra serra. L’idrogeno da questi processi è chiamato “idrogeno grigio”.

La terza soluzione, che comunemente previsto, passa attraverso l’elettrolisi dell’acqua. Questo è un processo che, grazie a una corrente elettrica, consente di separare 2 molecole d’acqua per ottenere diossigeno e diidrogeno (2 h (2 h₂O → 2 h₂ + O₂). Questa tecnica più costosa ha il merito di presentare un’impronta di carbonio molto più vantaggiosa, a condizione che utilizzi l’elettricità decarbonizzata (nucleare o rinnovabile). Contrariamente all’idrogeno grigio, quello ottenuto dall’elettrolisi è chiamato “idrogeno verde”, a condizione che si utilizza una fonte di elettricità rinnovabile o “idrogeno giallo” nel caso della produzione nucleare.

Al fine di stabilire il consumo reale di un’auto, è necessario essere interessati all’intera catena chiamata “Power-to-H2-to-Power” che designa il fatto di usare l’idrogeno per conservare l’energia prima di restituirla per la finale utilizzo. Ademe parla quindi di un’efficienza di circa il 25 %, rispetto al 70 % per una batteria, a causa delle successive trasformazioni che inducono perdite di energia. In questo diagramma, 100 kWh di elettricità ti consentono di fare solo 25 kWh, quando un’auto a batteria può creare un pieno (70 kWh) con la stessa quantità di elettricità.

Conclusione

Ancora troppo costosi da acquistare e utilizzare, le auto con celle a combustibile sono pallide di fronte alla concorrenza su una migliore batteria armata, più convenienti e molto più diffuse. Se i vantaggi sono innegabili, è ancora necessario risolvere la questione della produzione di idrogeno. Se abbiamo già scelto tra un idrogeno grigio, inquinante ma conveniente o un idrogeno verde (o giallo) con la resa inferiore e molto più costosa da produrre, sarà anche necessario che la produzione di elettricità possa soddisfare le esigenze.

Se questo schema non sembra essere praticabile al momento per un particolare cliente, tuttavia, è necessario tenere conto dei potenziali progressi tecnologici che miglioreranno l’efficienza energetica. Inoltre, gli industriali stanno prendendo in considerazione l’idrogeno più per i trasporti pesanti, come camion, treni e aerei, nonché per applicazioni specifiche.