L’idrogeno sul banco di prova

Nel 2023 più del 20 per cento delle autovetture di nuova immatricolazione era costituito da auto elettriche a batteria. Il numero di vetture a idrogeno di nuova immatricolazione, invece, è estremamente esiguo e sul mercato esistono soltanto pochi modelli. Questa tendenza cambierà in futuro?

«No», Thomas Marty, Esperto di mobilità presso l’Ufficio federale dell’energia (UFE) ne è convinto. «Perché la propulsione a idrogeno nelle autovetture diventi commerciabile, dovrebbe accadere un miracolo.» Le ragioni sono molteplici, ma soprattutto le auto a idrogeno hanno una scarsa efficienza energetica e un bilancio delle emissioni peggiore. Come le auto elettriche, anche le auto a idrogeno hanno un motore alimentato con elettricità. Ma attenzione, mentre l’auto elettrica utilizza direttamente l’elettricità, per la trazione a idrogeno è necessaria una doppia conversione: dall’elettricità in idrogeno e poi di nuovo in elettricità nell’auto (v. testo sottostante).

Molta energia sprecata

Questi processi consumano molta energia, riducendo così il grado di efficienza. «Quando possibile, si dovrebbe sempre utilizzare l'elettricità direttamente», sostiene Marty. Gli studi dimostrano che l’auto elettrica può usare il 73 per cento dell’energia prelevata per la propulsione. Si registrano perdite, ad esempio, nella conversione da corrente alternata a corrente continua. Nella propulsione a idrogeno, invece, dopo la doppia conversione rimane soltanto il 22 per cento dell’energia prelevata in origine (v. grafico).

Si aggiunga inoltre che, se l’idrogeno proviene dal mix elettrico svizzero del consumatore, nel complesso le auto a idrogeno generano molte più emissioni di gas serra rispetto alle auto elettriche ricaricate con lo stesso mix elettrico. Infatti, l’elettricità effettivamente fornita ai clienti finali in Svizzera contiene anche elettricità importata da fonti fossili. Solo se si utilizzano energie rinnovabili al 100 per cento, le auto a idrogeno e le auto elettriche a batteria si equivalgono in termini di impatto ambientale.

Infrastruttura inadeguata

Anche Christian Bach, Responsabile del Settore Chemical Energy Carriers and Vehicle Systems presso l’Empa, l’Istituto di ricerca sulla scienza e la tecnologia dei materiali, non crede più che le auto a idrogeno saranno presto una realtà. «Non bisogna crearsi aspettative. Da un punto di vista puramente tecnico le auto a idrogeno non hanno molto senso», afferma. Ad esempio, non è possibile costruire veicoli a trazione integrale con propulsione a idrogeno. Il serbatoio di idrogeno, infatti, deve essere integrato in corrispondenza dell’asse posteriore, cosa che rende praticamente impossibile la trazione posteriore supplementare. I distributori, inoltre, sono costosi e complessi. Persino le infrastrutture sono scarse: in Svizzera esistono solo 17 distributori di idrogeno.

Un’opzione per i veicoli commerciali

Nel settore dei veicoli commerciali, invece, la competizione tra auto elettriche a batteria e auto a idrogeno non è ancora finita, ma anche in questo caso la trazione a batteria è decisamente in testa, almeno per ora. Rispetto alle auto a idrogeno gli autocarri a idrogeno hanno il vantaggio di avere più spazio per i serbatoi voluminosi e sono quindi più facili da costruire.

Inoltre: «In caso di ricarica o rifornimento di un’intera flotta di veicoli commerciali, un serbatoio di idrogeno può far risparmiare tempo e costi rispetto a molte stazioni di ricarica per i veicoli commerciali elettrici tradizionali», sostiene Bach. Nel settore dei trasporti pubblici i vantaggi sono analoghi. L’Ufficio federale dei trasporti UFT ha testato autobus a idrogeno nella rete svizzera di trasporto pubblico, giungendo alla conclusione che questi mezzi, nel traffico urbano, sono nettamente inferiori ai bus elettrici a batteria in materia di efficienza energetica. Nel trasporto regionale, invece, dove è necessario coprire percorsi più lunghi e talvolta difficili dal punto di vista topografico, l’utilizzo di autobus a idrogeno potrebbe rivelarsi sensato. A condizione che sia possibile gestirli in modo economicamente sostenibile grazie alla riduzione dei prezzi di acquisto.

L’idrogeno come accumulatore di energia

Sebbene l’idrogeno incontri numerose difficoltà nel trasporto privato, c’è da aspettarsi un suo impiego in altri settori. Il Consiglio federale lo reputa un tassello importante per raggiungere la neutralità climatica. La sua quota del consumo energetico complessivo è però destinata a rimanere esigua. Troverà impiego soprattutto in processi industriali ad alta intensità energetica per la produzione di calore ad alta temperatura, come combustibile per il traffico aereo, la navigazione e il traffico pesante nonché come accumulatore di energia elettrica in eccesso nella produzione volatile di elettricità da energie rinnovabili.

Quest’ultimo è un aspetto chiave per l’esperto dell’Empa Christian Bach: «Lo sviluppo delle energie rinnovabili, come il fotovoltaico, l’eolico e l’idroelettrico, ha senso soltanto in combinazione con enormi capacità di stoccaggio». L’elettricità in eccesso in estate potrebbe essere riutilizzata per altre applicazioni convertendola in idrogeno. Questo potrebbe minimizzare il rischio di un rallentamento dell’espansione degli impianti fotovoltaici a causa dell’eccessiva produzione di eccedenze. «A lungo termine, quindi, non potremo fare a meno dell’idrogeno.»

Conclusione: nel trasporto privato le auto a idrogeno stentano a fare il salto di qualità. L’auto a batteria vanta il potenziale maggiore per ridurre le emissioni di gas serra e l’impatto ambientale complessivo del trasporto privato entro il 2050. Questa è la conclusione a cui è giunto l’Ufficio federale dell’ambiente UFAM nel suo confronto tra autovetture con sistemi di propulsione diversi. Sono stati considerati tutti gli aspetti della costruzione, del funzionamento, della manutenzione e dello smaltimento dei veicoli, dalla fornitura di «carburante» fino all’uso dell’infrastruttura stradale.

Secondo Marty l’auto a batteria è generalmente la scelta giusta, soprattutto perché la tecnologia continua a fare passi da gigante. È consigliabile un’auto adatta per l’uso quotidiano e classificata nella classe di efficienza energetica A.

Come funziona la propulsione a idrogeno

Le auto a idrogeno hanno un motore elettrico proprio come le auto elettriche. Questo però viene azionato da una cella a combustibile che necessita di idrogeno invece che da una batteria. Tuttavia, poiché sul nostro pianeta l’idrogeno in forma pura è presente soltanto in tracce, questo deve prima essere prodotto. Il metodo di produzione più efficiente è l’elettrolisi dell’acqua. Con l’ausilio dell’elettricità, l’acqua viene scomposta in ossigeno e idrogeno. Una volta prodotto l’idrogeno, trasportato al distributore e rifornita l’auto, inizia il secondo processo di conversione. Nella cella a combustibile dell’auto a idrogeno si forma di nuovo energia elettrica a seguito di una reazione chimica tra idrogeno e ossigeno che genera nuovamente elettricità, la cosiddetta elettrolisi inversa. L’energia elettrica aziona il motore.