Auto a idrogeno o elettrica? È ora di fare chiarezza

Auto elettrica, a idrogeno, a idrogeno con batteria? I termini utilizzati

Quando oggi si parla di auto a idrogeno, ci si riferisce a un tipo di veicolo elettrico. Infatti, questo tipo di veicolo utilizza l’idrogeno per alimentare un motore che non è altro che un motore elettrico. Inoltre, presso il Grouppo Renault, le soluzioni allo studio integrano sia una batteria ricaricabile dalla rete elettrica sia un serbatoio di idrogeno con cella a combustibile. Nel linguaggio comune, tuttavia, il termine «auto elettrica» indica spesso un’auto che funziona esclusivamente a batteria, mentre «auto a idrogeno» è utilizzato per indicare i veicoli dotati di un serbatoio di idrogeno integrato, oltre alla batteria. 

Principi e vantaggi delle auto a celle a combustibile a idrogeno

Un'auto a celle a combustibile a idrogeno utilizza il diidrogeno come carburante. La cella a combustibile viene alimentata con questo idrogeno e con l’ossigeno presente nell’aria ambiente. Questi gas, messi a contatto all’interno della cella, subiscono una reazione elettrochimica che produce corrente elettrica, calore e vapore acqueo. La corrente così generata alimenta un motore elettrico che serve alla propulsione del veicolo.

Per sua stessa natura, questa tecnologia presenta numerosi vantaggi. Innanzitutto, questo veicolo emette solo vapore d’acqua come gas di scarico.I veicoli a idrogenosono classificatitrale auto a basse emissioni, poiché durante la marcia* non vengono rilasciati né inquinanti atmosferici né anidride carbonica (CO₂). Inoltre, l’efficienza dei motori elettrici abbinati auna cella a combustibile èparticolarmente elevata, il che comporta un consumo energetico nettamente inferiore rispetto a quello di un’auto con motore termico. Inoltre, fare il pieno di idrogeno richiede solo da tre a cinque minuti – ovvero non più tempo di quanto ne occorra per fare il pieno di benzina con un modello a motore termico – per recuperare un’autonomia di diverse centinaia di chilometri. Un altro vantaggio è che il principio di funzionamento del motore a propulsione elettrica, con la sua eccellente coppia, offre al conducente un comportamento su strada al tempo stesso fluido e dinamico.

Nelle soluzioni sperimentate dal Grouppo Renault, l’alimentazione a idrogeno non sostituisce la batteria, ma si aggiunge ad essa. Il prototipo Renault Emblème dispone quindi di una motorizzazione elettrica bi-energia alimentata da una batteria ricaricabile, sufficiente per l’uso quotidiano, e da una cella a combustibile a idrogeno per i lunghi tragitti. Questa configurazione consente di percorrere fino a 1.000 km senza ricarica elettrica, con semplicemente due rifornimenti di idrogeno di meno di cinque minuti ciascuno.

Principi e vantaggi delle auto 100% elettriche 

In un veicolo 100% elettrico, l’energia elettrica non viene prodotta da una cella a combustibile, ma immagazzinata in una batteria dopo la ricarica tramite una fonte di alimentazione elettrica, che si tratti di una colonnina su strada o di una presa in un luogo privato. Il motore elettrico riceve la corrente così accumulata, il che gli consente di azionare il veicolo. Inoltre,il motore elettrico riceveanche corrente recuperata grazie alle sue proprietà di inversione: ogni decelerazione ofrenata generaenergia che viene ritrasformata in elettricità.

L’auto 100% elettrica non emette gas di scarico: la sua guidaè a zero emissioni di carbonio e non emette particelle inquinanti*.L’efficienza del motore elettrico rimaneinoltre da tre a quattro volte superiore a quella di un motore termico equivalente, garantendo consumi contenuti e una potenza elevata. Infine, queste auto hanno il vantaggio di poter contare su un numerocrescente di infrastrutture per la ricarica, sia in autostrada, sia in città, sia a casa, ad esempio grazie all’installazione di stazioni di ricarica a muro.

L'idrogeno, una tecnologia sicura

La necessità di mantenere l’idrogeno ad alta pressione comporta la presenza di dispositivi di sicurezza avanzati a bordo dei veicoli. Questi sono realizzati con materiali di altissima qualità affinché la circolazione del gas avvenga in modo sicuro. I circuiti di scarico di emergenza del diidrogeno e i componenti di protezione impediscono che urti o potenziali perdite possano causare incidenti. I veicoli attualmente in fase di studio presso il Grouppo Renault disporrebbero, ad esempio, di un sistema in grado di ridurre la pressione e disperdere l’idrogeno in meno di un minuto, una garanzia di sicurezza aggiuntiva su questi modelli certificati «a rischio zero» ai sensi del regolamento europeo (CE) n. 79/2009. La certezza di guidare con la stessa tranquillità di un veicolo termico, ibrido o elettrico a batteria. 

La maturità dell'auto elettrica

Le tecnologie utilizzatenelle auto elettriche e nei veicoli a idrogeno non sitrovano allo stesso stadio di sviluppo. Il principio dei motori elettrici per la propulsione risaleagli albori dell’automobile. La produzione in serie di questo tipo di veicolo elettrico è iniziata già negli anni ’90. Nel corso del tempo, il miglioramento delle infrastrutture di ricarica e la crescente autonomia delle batterie hanno permesso il boom dei veicoli elettrici. Nel 2024, questi rappresentano il 13,6% delle vendite in Europa ***. Per contro, si è dovuto attendere gli anni 2010 perché venissero progettate le auto elettriche «a idrogeno», dotate di una cella a combustibile.  Oggi, il Grouppo Renault sta esplorando soluzioni a idrogeno per auto da corsa comel’Alpenglow, veicoli passeggeri come la Renault Emblème e veicoli commerciali. 

Elettrico o a idrogeno: che ne è dello stoccaggio dell’energia?

Le auto elettriche funzionano esclusivamente a batteria. L’energia elettrica viene immagazzinata direttamente nell’auto, nella batteria di trazione. Il “rifornimento” di questo tipo di veicolo avviene tramite ricarica. Questa utilizza semplicemente la corrente della rete, tramite colonnine di ricarica che si trovano sempre più facilmente negli spazi pubblici o tramite prese in luoghi privati, come ad esempio a casa.

Per quanto riguarda l’accumulo di energia, l’auto a celle a combustibile a idrogeno impone una logica molto diversa, poiché si tratta di fornire diidrogeno e non elettricità dalla rete. Prima di riempire il serbatoio del veicolo, il diidrogeno deve quindi essere immagazzinato. Ciò rappresenta una sfida in sé, poiché l’elemento chimico è estremamente leggero: per immagazzinarne un chilo sono necessari circa 11 m³. Gli ingegneri hanno quindi sviluppato diverse tecniche per ridurre questo volume e facilitare il trasporto e lo stoccaggio del diidrogeno. Vengono utilizzati principalmente due processi: l’aumento della pressione del serbatoio, che «comprime» il gas in uno spazio più ristretto, oppure la liquefazione dell’idrogeno in un contenitore a bassissima temperatura, con lo stesso risultato in termini di ingombro.

Elettrico o a idrogeno: confronto tra le emissioni di CO₂

Per quanto riguarda le emissioni durante la marcia, le auto elettriche a batteria e i veicoli a celle a combustibile a idrogeno non generano alcuna emissione di CO₂ dallo scarico. Tuttavia, il calcolo complessivo del loro tasso di emissioni di CO₂ deve essere effettuato sull’intero ciclo di vita, ovvero dalla progettazione del veicolo al suo riciclaggio, e deve tenere conto del modo in cui l’energia del veicolo si trasforma in «mobilità».

Di conseguenza, è proprio il metodo utilizzato per produrre l’energia che li alimenta a determinare in larga misura la loro bassa impronta di carbonio. Se la rete elettrica è alimentata da centrali a basse emissioni di carbonio (nucleari, energie rinnovabili come l’eolico, idroelettriche o solari), allora il ciclo di vita dell’auto elettrica sarà virtuoso dal punto di vista ambientale. L’impronta di carbonio dei veicoli elettrici viene quindi calcolata in base al mix energetico dei paesi in cui vengono ricaricati. In molti paesi europei, come ad esempio in Germania, dove la produzione di elettricità da fonti rinnovabili sta aumentando a un ritmo sostenuto, l’impronta di carbonio di un’auto elettrica diminuirà man mano che aumenterà la quota di queste energie nel mix energetico. Al contrario, i viaggi effettuati dal conducente di un veicolo a combustione interna avranno sempre la stessa impronta di carbonio nel tempo o indipendentemente dall’area geografica.

Nelle auto a celle a combustibile a idrogeno, la produzione di energia elettrica avviene senza emissioni all’interno del veicolo, a partire dall’idrogeno presente a bordo. È la produzione di idrogeno che può generare emissioni di CO₂ associate a questo tipo di veicolo. L’idrogeno è raro allo stato naturale sulla Terra. Finora, la tecnica più semplice per produrlo consiste nel riformare, tramite trasformazione chimica, il gas naturale per estrarne la molecola di diidrogeno. Ciò può comportare emissioni di carbonio più elevate rispetto alla produzione di elettricità tramite energie rinnovabili.

Tuttavia, esistono modi per produrre idrogeno a basse emissioni di carbonio, in particolare grazie all’elettrolisi dell’acqua: è il principio delle celle a combustibile… ma “al contrario”! L’elettrolisi produce molecole di diidrogeno, il che richiede energia elettrica. Se tale energia elettrica è a basse emissioni di carbonio (prodotta da fonti eoliche, fotovoltaiche, ecc.), allora si parla di «idrogeno verde» – una soluzione per il futuro che renderà questo sistema di propulsione ancora più sostenibile!

Elettrico o a idrogeno: perché non entrambi?

Sebbene lo sviluppo delle auto a idrogeno sia più recente rispetto a quello dei veicoli elettrici a batteria, le due tecnologie potranno offrire approcci complementari per utilizzi diversi. Allo stato attuale delle cose, i veicoli elettrici a batteria continuano a rappresentare il miglior compromesso per i privati. L’idrogeno potrebbe essere adatto alle flotte aziendali o ai professionisti, ma ciò presuppone lo sviluppo di un’infrastruttura di rifornimento.

Il modello dimostrativo Renault Emblème è dotato infatti di un sistema di propulsione elettrico bi-energia alimentato da una batteria ricaricabile, sufficiente per l’uso quotidiano, e da una cella a combustibile a idrogeno per i lunghi tragitti. Questa configurazione consente di percorrere fino a 1.000 km senza ricarica elettrica, con solo due rifornimenti di idrogeno della durata di meno di cinque minuti ciascuno. E di raggiungere un obiettivo senza precedenti: una riduzione dell’impronta di carbonio del 90% rispetto a una Captur con motore termico del 2019.

Le tecnologie a idrogeno e quelle elettriche a batteria si integrano perfettamente, ben più di quanto non siano in contrapposizione, e ne beneficia un unico vincitore: l'automobilista!

* Nessuna emissione di CO₂ né di sostanze inquinanti atmosferiche soggette a regolamentazione durante la guida, ad eccezione delle parti soggette a usura

**: Autonomia WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure), ciclo standardizzato: 57% di guida urbana, 25% di guida extraurbana, 18% di guida in autostrada)

*** fonte: ACEA