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 solo 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 l'idrogeno come carburante. La pila a combustibile viene alimentata con questo idrogeno e con l'ossigeno presente nell'aria ambiente. Questi gas, messi a contatto nella pila, 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 offre numerosi vantaggi. Innanzitutto, questo veicolo emette solo vapore acqueo come gas di scarico.I veicoli a idrogenosono classificati tra le auto a basse emissioni, poiché durante la marcia non vengono rilasciati né inquinanti atmosferici né anidride carbonica (CO2)*. Inoltre, il rendimento dei motori elettrici abbinati auna cella a combustibile èparticolarmente elevato, il che comporta un consumo energetico ben inferiore rispetto a quello di un'auto termica. Inoltre, fare il pieno di idrogeno richiede solo da tre a cinque minuti – ovvero non più di quanto occorra per fare il pieno di benzina con un modello termico – per recuperare un'autonomia di diverse centinaia di chilometri. Un altro vantaggio è che il principio del motore a propulsione elettrica, con la sua eccellente coppia, offre al conducente un comportamento su strada allo stesso tempo 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 pila 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 completamente elettriche 

In un veicolo completamente 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 permette di spingere il veicolo. Inoltre,il motore elettrico riceveanche corrente recuperata grazie alle sue proprietà di inversione, poiché ogni decelerazione ofrenata generaenergia che viene ritrasformata in elettricità.

L'auto 100% elettrica non emette gas di scarico: la sua guidaè a zero emissioni e non produce 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, in città o a casa, ad esempio con l'installazione di stazioni di ricarica a muro.

L'idrogeno, una tecnologia sicura

La necessità di mantenere l'idrogeno ad alta pressione richiede la presenza di dispositivi di sicurezza avanzati a bordo dei veicoli. Questi sono realizzati con materiali di altissima qualità per garantire che la circolazione del gas avvenga in modo sicuro. I circuiti di scarico di emergenza dell'idrogeno e i componenti di protezione impediscono che urti o potenziali perdite possano causare incidenti. I veicoli allo studio presso il Grouppo Renault disporrebbero, ad esempio, di un sistema che rilascia e disperde l'idrogeno in meno di un minuto, una garanzia di sicurezza supplementare 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 veicoli elettrici 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 ***. D'altra parte, si è dovuto attendere gli anni 2010 perché venissero progettate le auto elettriche "a idrogeno", dotate di una pila a combustibile.  Oggi, il Grouppo Renault sta esplorando soluzioni a idrogeno per auto da corsa comeAlpenglow, veicoli passeggeri come 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. Per «fare il pieno» a questo tipo di veicolo è necessario ricaricarlo. La ricarica avviene semplicemente utilizzando la corrente della rete elettrica, tramite stazioni 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 lo stoccaggio di energia, l’auto a celle a combustibile a idrogeno richiede un approccio molto diverso, 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, per ottenere lo stesso risultato in termini di ingombro.

Elettrico o a idrogeno: confronto delle 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 risulterà 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 la quota di queste energie nel mix energetico aumenterà. Al contrario, i viaggi del conducente di un veicolo termico 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 causare 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 elettricità. Se questa elettricità è a basse emissioni di carbonio (prodotta da energia eolica, fotovoltaica, ecc.), allora si parla di "idrogeno verde" - una soluzione per il futuro per rendere questo tipo 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 soluzioni complementari per diversi ambiti di utilizzo. Allo stato attuale, 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 richiede lo sviluppo di un'infrastruttura di rifornimento.

Il modello dimostrativo Renault Emblème è dotato di un motore elettrico bi-energia alimentato da una batteria ricaricabile, sufficiente per l'uso quotidiano, e da una pila 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 di riduzione dell'impronta di carbonio del 90% rispetto a una Captur termica del 2019.

Le tecnologie a idrogeno e quelle elettriche a batteria sono molto più complementari che in contrasto tra loro, e il vero vincitore è proprio l'automobilista!

* Nessuna emissione di CO₂ né di sostanze inquinanti atmosferiche soggette a regolamentazione durante la guida, escluse le 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