Tutto quello che c'è da sapere sulle auto a idrogeno

Cos'è un'auto a idrogeno?

La pila a combustibile a idrogeno è una tecnologia piuttosto antica, poiché le sue prime applicazioni risalgono al 1804. A quell’epoca, lo svizzero François Isaac-de-Rivaz costruì la prima pila utilizzando quello che allora veniva chiamato «gas di carbone», che può essere considerato l’antenato dell’idrogeno utilizzato oggi.
Un'auto a idrogeno moderna è un'auto elettrica. La differenza rispetto a un'auto elettrica a batteria (ad esempioal litio-ione ) è che l'elettricità viene prodotta da un generatore che utilizza diidrogeno (H2). Questo sistema, chiamato «cella a combustibile», sfrutta la reazione chimica tra l’idrogeno e l’ossigeno per produrre elettricità e inviarla al motore. L’auto a idrogeno deve quindi essere dotata di un serbatoio di gas pressurizzato e sicuro.

Come funziona una cella a combustibile?

La pila a combustibile di un'auto a idrogeno è un componente piuttosto complesso che funge da generatore elettrochimico.
All'interno della pila, l'idrogeno proveniente dal serbatoio si ricombina con l'ossigeno proveniente da una presa d'aria, generando elettricità per alimentare il motore. Questa reazione chimica produce solo vapore acqueo. L'assenza di emissioni nocive per l'ambiente e la salute durante la guida rende quindi il veicolo a idrogeno una soluzione altrettanto interessante quanto il veicolo elettrico «classico»*.

La ricarica dell'auto a idrogeno

Fare rifornimento di idrogeno è facile e veloce quanto fare rifornimento di benzina. Basta collegare la pistola della stazione di rifornimento di idrogeno al veicolo, azionare la pompa e attendere qualche minuto. Bastano pochi chili di idrogeno per alimentare la pila a combustibile e percorrere diverse centinaia di chilometri. Tuttavia, poiché le infrastrutture di rifornimento pubbliche sono ancora poche in Francia e in Europa, la maggior parte delle auto a celle a combustibile fa parte di flotte aziendali che dispongono di stazioni di rifornimento di idrogeno proprie. Forte di questa constatazione, Renault propone Kangoo Z.E. Hydrogen e Master Z.E. Hydrogen, oltre alle loro versioni elettriche classiche.

Da dove proviene l'idrogeno?

L'idrogeno è presente in grandi quantità in natura. Attualmente il suo utilizzo è limitato ad alcuni settori industriali ad alto valore aggiunto (metallurgia, raffinazione, tessile, vetro, elettronica…). Come carburante, viene utilizzato nella propulsione dei razzi spaziali, poiché la sua resa energetica è molto elevata (un chilo di diidrogeno contiene tre volte più energia di un chilo di benzina).
Tuttavia, poiché il suo consumo totale rimane basso, sono stati effettuati pochi investimenti per la sua produzione. Oggi viene prodotto tramite "vaporiformazione" del carbone o del petrolio. È inoltre in fase di sviluppo una filiera dell'idrogeno verde. Essa si basa sulle energie rinnovabili come l'elettrolisi dell'acqua a partire dall'energia eolica o fotovoltaica, ... o anche l'energia nucleare.

Auto a idrogeno vs auto elettrica: quali sono le differenze?

Sebbene l'auto a idrogeno sia innanzitutto un'auto elettrica, presenta alcune differenze fondamentali rispetto ai veicoli elettrici più tradizionali. La fonte di alimentazione del motore non è la stessa: le auto elettriche tradizionali utilizzano una batteria, che deve essere ricaricata tramite presa di corrente, per fornire energia al motore elettrico; l'auto a idrogeno utilizza una pila a combustibile per produrre l'elettricità necessaria. Ma è possibile combinare le due soluzioni. È l'opzione scelta da Renault con i suoi modelli Kangoo Z.E. Idrogeno e Master Z.E. Idrogeno: questi veicoli continuano ad essere alimentati dalla batteria, mentre la pila a idrogeno consente di ricaricare la batteria durante la marcia. In questo modo si amplia l'autonomia.

Vantaggi della pila a idrogeno rispetto a un'auto elettrica

Il primo vantaggio di un'auto elettrica a celle a combustibile rispetto a un veicolo elettrico a batteria risiede nell'autonomia e nella velocità di rifornimento presso le stazioni di idrogeno. Le poche auto a idrogeno presenti sul mercato offrono un'autonomia fino a tre volte superiore rispetto ai veicoli elettrici, con 350-600 chilometri di autonomia per «pieno» di gas, mentre un'auto elettrica equivalente offre 120-400 chilometri con una batteria completamente carica.
Il secondo vantaggio è la velocità di ricarica. L'auto a idrogeno è particolarmente indicata per risparmiare tempo di ricarica sui lunghi tragitti grazie alla rapidità del rifornimento di idrogeno: bastano dai 5 ai 10 minuti per fare il pieno di idrogeno in stazione, mentre una ricarica della batteria all'80% richiede una sosta di almeno mezz'ora.

Svantaggi della batteria a idrogeno rispetto a un'auto elettrica

Mentre le colonnine di ricarica elettriche, in particolare quelle ad alta potenza, si stanno diffondendo sempre più sul territorio europeo, le stazioni di rifornimento di idrogeno rimangono invece piuttosto rare. Anche se la rete si amplia ogni anno, attualmente in Europa esistono meno di 200 stazioni di rifornimento di idrogeno. In Francia sono registrate solo una quarantina di stazioni e ci sono un centinaio di progetti di costruzione, mentre la Germania ne conta 87 e il Regno Unito meno di 20. Il Giappone, leader mondiale, alla fine del 2019 contava 114 stazioni a idrogeno.
Inoltre, la complessa tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno rende un'auto a idrogeno circa il 50% più costosa di un'auto elettrica equivalente.

Quale futuro per l'auto a idrogeno

L'auto a idrogeno suscita l'interesse della maggior parte delle case automobilistiche grazie ai suoi evidenti vantaggi. Affidabili, pulite nell'uso* e dotate di un'ampia autonomia, le auto a idrogeno sono destinate a diffondersi sempre più nel corso del prossimo decennio. Come per l'auto elettrica "classica" e le sue infrastrutture di ricarica in via di sviluppo, la densificazione della rete di stazioni di rifornimento di idrogeno costituirà uno dei fattori chiave per la sua diffusione su larga scala: una condizione indispensabile per rendere questa tecnologia più accessibile di quanto non sia attualmente.

Quanto costa acquistare un'auto a idrogeno?

Poiché viene ancora prodotta in piccole serie, un'auto a idrogeno rimane oggi piuttosto costosa all'acquisto. Le autovetture disponibili sul mercato hanno un prezzo che si aggira intorno ai 70.000 euro e oltre. La Renault Kangoo Z.E. Hydrogen, l'unico furgone compatto a celle a combustibile in commercio, è tuttavia disponibile a partire da 48.300 euro (IVA esclusa) in Francia.

Quali sono gli incentivi previsti per l'acquisto di un veicolo a idrogeno?

In Francia, le autovetture e i veicoli commerciali leggeri alimentati a idrogeno beneficiano degli stessi incentivi statali previsti per le auto elettriche a batteria. Il bonus ecologico per i privati può quindi arrivare fino a 7.000 euro e a 5.000 euro per i professionisti. Viene inoltre concesso un importo di 3.000 euro oltre il limite massimo di 60.000 euro previsto per gli altri veicoli elettrici.
A questo bonus ecologico si aggiunge il premio di conversione per la rottamazione di un vecchio veicolo inquinante che può arrivare fino a 10.000 euro a determinate condizioni. Diverse iniziative regionali e locali offrono premi aggiuntivi il cui importo può arrivare fino a 12.000 euro!
In Germania, nel 2020, chi acquista un'auto elettrica può beneficiare di una riduzione del 50% dell'IVA e di un premio di rottamazione per un importo massimo di 6.000 euro. Nel Regno Unito, il premio raggiunge i 6.720 euro. Anche l'Italia, la Spagna e altri paesi europei dovrebbero seguire l'esempio quest'estate.

Per saperne di più, non perdetevi la conferenza dedicata ai veicoli a idrogeno in occasione del Renault eWays 2020.

* Nessuna emissione di CO₂ né di sostanze inquinanti atmosferiche soggette a regolamentazione durante la guida, in conformità con il ciclo di omologazione WLTP, escluse le parti soggette a usura.

Diritti d'autore: Anthony Bernier