L’idrogeno non è solo l’elemento più comune nell’universo ma anche l’elemento più comune qui sulla Terra. Tuttavia, la disponibilità limitata di idrogeno puro in forma gassosa ha frenato per decenni le celle a combustibile a idrogeno.
Contenuti
- Si tratta di infrastrutture
- Si tratta anche di immagazzinare energia
- Un corridoio della costa occidentale
- I prossimi passi
Nel cosmo, le stelle sono costituite principalmente da idrogeno. Qui a casa, il nostro idrogeno è per lo più legato all’ossigeno per produrre acqua. Per utilizzare l’idrogeno in una cella a combustibile per produrre elettricità, è necessario scomporre una molecola d’acqua o scomporre un idrocarburo complesso come il gas naturale. Quando rompi la molecola del gas naturale, ottieni idrogeno, ma ottieni anche anidride carbonica, che porta al riscaldamento globale. Inoltre, stai utilizzando una risorsa non rinnovabile. Resta l'acqua, che è un'ottima fonte, tranne per il fatto che per rompere la molecola è necessaria più energia di quanta ne otterrai quando usi l'idrogeno per generare elettricità.
“… Ciò che abbiamo dimostrato finora è che se si riesce ad aprire una stazione di idrogeno, le case automobilistiche possono vendere un’auto”.
La soluzione che rende l’idrogeno un combustibile utilizzabile è questa: utilizzare l’energia rinnovabile per creare abbastanza elettricità in eccesso da poter scomporre l’acqua e immagazzinare quell’energia sotto forma di idrogeno. Non è così elegante come potrebbe essere, ma è abbastanza buono se si considera cosa è dovuto accadere per immagazzinare l’energia solare sotto forma di petrolio, carbone e gas naturale.
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Questo è un lato dell’enigma dell’idrogeno. Le altre questioni riguardano la costruzione di automobili che funzioneranno a idrogeno e la creazione di un’infrastruttura sufficientemente grande per fornire idrogeno a quelle auto dove e quando ne hanno bisogno. Per saperne di più, siamo andati a San Francisco per partecipare SEMICON Ovest, e ci siamo seduti con il Partenariato per le celle a combustibile della California per scoprire dove sono le cose oggi e cosa è previsto per il prossimo futuro.
Si tratta di infrastrutture
Trovare i finanziamenti per qualsiasi progetto infrastrutturale è sempre una sfida. Se uno Stato finanzia un progetto per costruire stazioni di idrogeno e la rete per riempirle, così come impianti di generazione dell’idrogeno, i soldi provengono generalmente da altri progetti, il che ha rallentato il processo tasso di adozione. Ma ora diversi stati e governi nazionali stanno decidendo che l’idrogeno avrà un posto nei loro piani.
“Penso che il vero problema sia costruire l’infrastruttura perché quello che abbiamo dimostrato finora è che se si riesce ad aprire una stazione di idrogeno, le case automobilistiche possono vendere un’auto”, ha affermato Keith Malone, responsabile delle comunicazioni e della sensibilizzazione legislativa per la California Fuel Cell Partnership.
L’organizzazione di Malone lavora con case automobilistiche e responsabili politici del governo per sostenere la causa delle infrastrutture per l’idrogeno, e stanno ottenendo risultati non solo in California, ma in tutto il mondo.
Posizionando strategicamente le stazioni di idrogeno, alcune stazioni possono servire efficacemente una vasta comunità di auto a idrogeno.
“Nel nord-est, 12 stazioni [di idrogeno] sono in costruzione nel corridoio da New York a Boston”, ha rivelato Malone. “È uno sforzo privato, ma regioni diverse richiedono approcci diversi. In California, già nel 2013 esisteva una legislazione che stabiliva il primo traguardo, ovvero 100 stazioni strategicamente posizionate e i finanziamenti per realizzarle. Al momento, siamo a 35 stazioni aperte e operative. Abbiamo più di 30 stazioni in sviluppo. Questo autunno avremo un altro ciclo di finanziamento che molto probabilmente ci porterà oltre le 100 stazioni”.
Al momento, la California ha il maggior numero di stazioni di idrogeno di qualsiasi stato americano, ma è ancora solo l’inizio.
"Per mettere tutto questo in prospettiva in termini di numero di stazioni di servizio necessarie, proprio ora in California abbiamo 8.000 stazioni di servizio", ci ha detto Malone. “Ma solo circa 1.800 di loro forniscono il 50% del carburante ai consumatori. Il governatore ha appena detto che vogliamo avere 200 stazioni di idrogeno entro il 2025. Poi i nostri membri presenteranno una road map entro un paio di settimane per arrivare a 1.000 stazioni entro il 2030”.
L’idea è che posizionando strategicamente le stazioni di idrogeno, poche stazioni possano servire efficacemente una vasta comunità di auto a idrogeno.
In questo momento, Germania e Giappone hanno effettivamente più stazioni di idrogeno di noi. Ma abbiamo più auto in circolazione.
“1.000 stazioni e un milione di automobili”, ha detto Malone. “È un obiettivo ambizioso, ma questa è la visione che abbiamo. Non si tratta solo di veicoli passeggeri. È necessario anche il servizio medio/veicolo pesante categoria perché con quei veicoli più grandi e quelle flotte, stanno anche incrementando i volumi sul lato dell’idrogeno. Quindi, inizi a vedere i costi unitari diminuire.
Creare domanda per grandi quantità di idrogeno è fondamentale per renderlo economico e il sostegno arriva da tutto il mondo.
“Quando ho iniziato, sei anni fa, parlavamo di California, Germania, Giappone e Corea del Sud”, ha ricordato Malone. “Nell’ultimo anno abbiamo aggiunto la Cina all’elenco perché aumenterà i volumi. In questo momento, Germania e Giappone hanno effettivamente più stazioni di idrogeno di noi. Ma abbiamo più auto in circolazione. Dal 1° luglio abbiamo oltre 5.000 veicoli a idrogeno in circolazione in California”.
Si tratta anche di immagazzinare energia
Il vantaggio di alimentare un’auto con l’idrogeno è che le case automobilistiche possono arrivare al magico Autonomia di 300 miglia tra un rifornimento e l'altro di un'auto a celle a combustibile a idrogeno non ci vuole più tempo che per fare benzina. Come la benzina, l’energia per alimentare l’auto è immagazzinata nell’idrogeno, invece di essere immagazzinata interamente in una batteria.
“La cosa interessante è che in California siamo all’avanguardia con le auto a celle a combustibile e l’idrogeno infrastrutture”, ha spiegato Malone, “e continuo a scherzare sul fatto che la California lancerà il modello, ma il Texas lo dimostrerà”.
I veicoli a celle a combustibile a idrogeno possono davvero essere venduti nel paese petrolifero del Texas?
“Penso che il Texas arriverà ai veicoli a celle a combustibile attraverso un percorso diverso perché hanno così tanta energia eolica, il che significa che ne hanno in eccesso”, ha sottolineato Malone. “Sono abbastanza sicuro che abbiano una capacità in eccesso e non sappiano cosa farne. Ma una delle cose che puoi fare è dividere l’acqua per produrre idrogeno. In Texas, puoi immagazzinare quell’idrogeno in caverne saline sotterranee. Non stiamo parlando di kilowatt o gigawatt di potenza; stiamo parlando di più di terawatt di potenza che possono essere immagazzinati. L’idrogeno diventa la batteria in molti modi”.
“L’idrogeno può diventare un equilibratore della rete.”
Quando grandi quantità di energia sono immagazzinabili e accessibili quando necessario, sono possibili nuove applicazioni.
“L’idrogeno può diventare un equilibratore della rete”, ha detto Malone. Bilanciatori di rete aiutare i sistemi di distribuzione dell’energia a far corrispondere la produzione alla domanda. Poiché le celle a combustibile aumentano e diminuiscono quasi istantaneamente, con l’immagazzinamento dell’idrogeno le società di servizi possono abbinare la produzione alla domanda momento per momento.
“Se si guarda al tipo di mercato delle celle a combustibile stazionarie, è stato un po’ sotto il radar”, ha detto Malone, “ma è stato molto attivo. Le telecomunicazioni utilizzano le celle a combustibile come generatori di riserva perché i serbatoi possono trattenere l’idrogeno per un periodo piuttosto lungo. Quando la super tempesta Sandy si è verificata sulla costa orientale, c’erano circa 80 generatori di riserva a celle a combustibile che funzionavano su e giù per la costa orientale. Uno di loro è caduto, tutto qui. È andato giù perché è rimasto sott’acqua per circa quattro ore, e poi è tornato online”.
Un corridoio della costa occidentale
Mentre la California costruisce la sua infrastruttura per l’idrogeno, il prossimo passo sarà collegare le principali città della costa occidentale stazioni di idrogeno disponibili per consentire sia ai veicoli passeggeri che al traffico di camion pesanti di spostarsi su e giù per la costa convenientemente.
Come utilizzare il caricabatterie rapido CC: tutorial sulla ricarica pubblica dei veicoli elettrici
“Hanno appena aperto la loro prima stazione statale di idrogeno in Canada”, ha detto Malone a Digital Trends. “British Columbia ha finanziato uno studio e ha chiesto a un gruppo di aziende di prendere in considerazione la possibilità di sfruttare la propria rete rinnovabile e produrre idrogeno rinnovabile da esportare in Giappone e California. Poi ci sono la California e l’Oregon, Washington deve unirsi perché non puoi farne l’una senza l’altra”.
Nell'ultimo decennio, California, Oregon, Washington e Columbia Britannica si sono impegnate a costruire una rete di stazioni di ricarica per veicoli elettrici nota come West Coast Autostrada elettrica. Questa rete consente ai veicoli elettrici di percorrere l'intera costa occidentale dal confine messicano al Canada. Una rete dell’idrogeno sarebbe probabilmente più o meno la stessa.
I prossimi passi
Ad oggi, in California sono in vendita due veicoli a celle a combustibile. Sia la Honda Clarity che la Toyota Mirai stanno riscuotendo successo nelle vendite nelle aree in cui esistono infrastrutture per l’idrogeno. Hyundai ha avuto un SUV Tucson a celle a combustibile nel 2017 e prevede di tornare con il Nexo crossover nel 2019.
“Tokyo sta spendendo oltre 300 milioni di dollari per mostrare questa tecnologia [ai Giochi Olimpici del 2020]”.
“BMW sta arrivando sul mercato”, ha detto Malone. “Intorno al 2019, sì Mercedes-Benz con la sua auto a celle a combustibile plug-in. Audi sta arrivando sul mercato con un veicolo. Si parlava di una produzione seria. Di recente, hai avuto Honda e GM annunciare una filiale in comproprietà per costruire celle a combustibile nel Michigan o nell'Ohio. Se guardi quell'annuncio per come lo ricordo, GM ha anche parlato del fatto che si tratta di un propulsore e si è riservato il diritto di utilizzarlo per scopi non veicolari o non di trasporto.
Una vetrina prevista per l’energia a idrogeno sono i Giochi Olimpici del 2020 a Tokyo.
"Tokyo sta spendendo oltre 300 milioni di dollari per mettere in mostra questa tecnologia", ha detto Malone. “Stiamo parlando di migliaia di veicoli e stazioni di idrogeno finanziati da Honda, Toyota e Nissan. Avrai anche 100 autobus che alimenteranno il villaggio degli atleti utilizzando celle a combustibile stazionarie e idrogeno”.
Malone ha alcuni consigli per le persone interessate alla tecnologia ma che non risiedono in aree con un piano infrastrutturale attivo per l’idrogeno.
“Ho intenzione di diventare un po’ politico qui”, ha avvertito. “Per coloro che vogliono vedere i veicoli a celle a combustibile nel loro stato, dovete chiamare i vostri legislatori e dovete iniziare a parlare con loro. Se non hanno le informazioni, mettetemi in contatto con loro e parlerò con quei legislatori e il loro staff”.
Probabilmente sarà molto più difficile che fare semplicemente una telefonata, ma è un inizio.
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