Toyota stessa dimostra perché i motori a combustione di idrogeno non sono la risposta
Toyota è una delle case automobilistiche che ancora scommette sulla tecnologia dell'idrogeno per salvare la propria attività, nonostante sia evidente che i veicoli elettrici a batteria stanno vincendo la gara per il trasporto a zero emissioni.
Oltre allo sviluppo di veicoli a celle a combustibile a idrogeno, Toyota sta costruendo motori a idrogeno liquido per le corse.
Jason del canale YouTube Engineering Explained ha pubblicato l'anno scorso un eccellente video che descrive i motori a combustione di idrogeno liquido di Toyota.
Il video (in inglese) inizia con i vantaggi dell'utilizzo dell'idrogeno liquido rispetto all'idrogeno gassoso compresso, normalmente utilizzato nei veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEV) come la Toyota Mirai e la Hyundai Nexo.
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Caratteristiche dell'idrogeno liquido
L'idrogeno liquido è più denso di energia rispetto all'idrogeno gassoso compresso, consentendo di immagazzinare circa il 50% di energia in più nello stesso volume.
L'idrogeno liquido può anche essere immagazzinato a pressione atmosferica, eliminando la necessità di serbatoi di stoccaggio ad alta pressione. A parte la combustione dell'idrogeno, la parte di combustione vera e propria di questo prototipo di motore è molto simile a quella dei motori a benzina.
Oltre a questi vantaggi, il video illustra tre problemi principali dei motori a combustione di idrogeno liquido che non sono facili da risolvere. La maggior parte dei problemi riguarda l'idrogeno liquido che deve essere mantenuto estremamente freddo, al di sotto dei -253 gradi Celsius, per evitare che si vaporizzi o bolla.
La pompa del carburante del prototipo Toyota ha dovuto essere sostituita due volte durante una gara di ventiquattro ore, impiegando ogni volta tre ore e mezza.
La pompa del carburante a idrogeno si usura rapidamente e diventa inefficiente perché non si possono usare lubrificanti a olio, che altrimenti contaminerebbero il carburante a idrogeno. È inoltre molto difficile mantenere una buona tenuta tra i componenti della pompa quando sono raffreddati a questa temperatura estrema.
Anche se l'idrogeno liquido è più denso di energia rispetto all'idrogeno gassoso compresso, sono necessari serbatoi di grandi dimensioni perché i veicoli a combustione di idrogeno abbiano un'autonomia decente.
Il prototipo di Toyota Corolla era dotato di un serbatoio da 150 L e poteva percorrere solo 65 km tra le soste ai box per il rifornimento. Per illustrare chiaramente questo problema, Jason ha calcolato che un'auto da corsa di Formula 1 avrebbe bisogno di un enorme serbatoio di idrogeno da 700 L per percorrere all'incirca la stessa distanza percorsa con la benzina.
Anche mantenere l'idrogeno liquido a meno 253 gradi Celsius senza che si vaporizzi è problematico per lunghi periodi di tempo, ed è per questo che Toyota ha sviluppato il suo prototipo specificamente per le corse, dove il carburante viene bruciato rapidamente prima che possa essere sprecato.
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Il veicolo precursore di BMW
BMW ha prodotto un veicolo a combustione di idrogeno chiamato BMW Hydrogen 7 tra il 2005 e il 2007. In quel periodo, BMW ha riscontrato che l'intero contenuto del serbatoio di idrogeno liquido impiegava solo 10-12 giorni per evaporare con il veicolo parcheggiato, rendendolo impraticabile per l'uso come veicolo passeggeri.
La nostra opinione
Anche se i problemi con l'idrogeno liquido potessero essere risolti, l'efficienza complessiva della combustione dell'idrogeno è uno spreco rispetto all'utilizzo della stessa elettricità per caricare un veicolo elettrico a batteria. L'efficienza complessiva dei motori a combustione di idrogeno è simile a quella della benzina e può arrivare al 30-45%, mentre l'efficienza dei veicoli elettrici è in genere del 97%.
La spinta verso i veicoli a idrogeno da parte delle case automobilistiche tradizionali può essere analoga a quella di chi sostiene l'energia nucleare e cerca di ritardare la transizione verso le energie rinnovabili. I veicoli elettrici a batteria sono simili all'energia eolica e solare in questo senso, in quanto rimarranno una soluzione molto più economica e semplice anche se le sfide con l'idrogeno, un giorno, venissero superate.
Tra le notizie correlate all'idrogeno, almeno una società di combustibili fossili sembra aver concluso che per i veicoli passeggeri non ha futuro.
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Shell ha recentemente annunciato la chiusura definitiva della maggior parte delle sue stazioni di rifornimento di idrogeno in California, citando fattori di mercato esterni e problemi di approvvigionamento, mentre nel contempo investe sempre più nella rete distributiva di energia elettrica per le ricariche delle vetture.
Qual'è la vostra opinione riguardo l'utilizzo dell'idrogeno per l'autotrazione leggera?
Cresciuto in una famiglia legata all’automotive, ho trasformato la passione per le auto in una professione, maturando esperienze nel marketing e nell’informatica di produzione tra Europa e Stati Uniti. Oggi seguo l’evoluzione della mobilità elettrica e del settore automotive nei suoi aspetti tecnici, industriali e culturali, raccontandola con rigore giornalistico e particolare attenzione all’attendibilità delle fonti.