Sotto pressione i veicoli commerciali a idrogeno

Un paper pubblicato da ricercatore del Fraunhofer ISI suggerisce che i progressi delle batterie stiano chiudendo lo spazio ai modelli fuel cell perfino nella gamma dei mezzi più pesanti

Oggi MAN, divisione di veicoli commerciali del gruppo Traton, ha confermato i piani che prevedono nel 2024 l’inizio della produzione a Monaco di Baviera di un camion elettrico a lunga percorrenza, un veicolo a lunga autonomia che andrà ad affiancare nella sua gamma modelli elettrici già esistenti per consegne urbane.

La notizia supporta la scelta piuttosto drastica del gruppo Traton (che include altri marchi ben noti nei veicoli commerciali a cominciare da Scania) di puntare anche ad applicazioni per i quali finora le batterie apparivano poco indicate: come mezzi di dimensioni e massa particolarmente elevata, e anche in condizioni meteo molto rigide, nelle quali la chimica delle celle non necessariamente si trova nelle condizioni ideali.

Alla radice c’è la convinzione di una migliore efficienza sistemica delle batterie rispetto all’idrogeno: il 75% dell’energia può arrivare alle ruote nel primo caso, il 25% nel secondo, secondo i calcoli degli esperti della società tedesca. Il gruppo Traton insomma continua ad accelerare sulla propulsione a batteria.

Anche se gruppi rivali, come quello Daimler Truck o quelli giapponesi e coreani ai mezzi commerciali sembrano intenzionati a lasciare la porta aperta della tecnologia fuel cell, specie dove ci sono di mezzo lunghe percorrenze o condizioni ambientali rigide. Le notizie su Traton si incrociano con le conclusioni di un recente studio dell’ISI, uno dei centri di ricerca collegati al think-tank tedesco Fraunhofer.

Il grafico riassume il ciclo delle perdite a cui sono sottoposti veicoli elettrici puri e fuel cell secondo i calcoli degli esperti di Traton Group (credito grafico e fonte dati: Traton Group)

L’analisi firmata da Patrick Plötz intitolata “Hydrogen technology is unlikely to play a major role in sustainable road transport” è stata pubblicata sulla rivista Nature Electronics e suggerisce che l’idrogeno non svolgerà un ruolo importante nel trasporto su strada, nemmeno nel settore dei trasporti pesanti, come invece credono Daimler o giapponesi e coreani.

Le celle a combustibile starebbero infatti rapidamente perdendo il loro vantaggio in termini di autonomia e di possibilità di ricarica rapida. “L’idrogeno svolgerà un ruolo importante nell’industria, nel trasporto marittimo e nei carburanti sintetici per l’aviazione”, ritiene Plötz, coordinatore della divisione Energy Management presso l’ISI Fraunhofer.

Che ha continuato: “ma per il trasporto su strada, non credo che possiamo aspettare che la tecnologia dell’idrogeno raggiunga il ritardo e la nostra attenzione ora dovrebbe essere sui veicoli elettrici a batteria sia per il trasporto passeggeri che per quello merci”.

Plötz suggerisce che i recenti sviluppi tecnologici significano che l’opzione fuel cell non abbia più una ragion d’essere, che invece era tale quando i veicoli elettrici puri avevano un’autonomia inferiore a 150 chilometri e la ricarica richiedeva alcune ore.

In questo caso, il contenuto di energia dell’idrogeno compresso (un chilo ha tre volte quello della benzina: 120 MJ/kg o 33,3 KWh contro 44 MJ/kg o 12,22 KWh) rispetto ai veicoli elettrici puri e la loro capacità di fare rifornimento in pochi minuti, rendeva i veicoli fuel cell ideali per viaggi a lunga distanza, specie se ripetuti.

Ma ormai esistono veicoli al 100% elettrici che offrono un’autonomia di circa 400 chilometri reali, e una nuova generazione di modelli utilizza sistemi elettrici ad 800V che consentono ricariche per 200 chilometri di marcia in circa 15 minuti.

E non solo su modelli sportivi come per prima Porsche Taycan, ma anche da grandi volumi come Hyundai Ioniq 5 o Kia EV6. Una volta che i modelli elettrici puri siano in grado di recuperare su quel fronte, ritiene il ricercatore, è altamente improbabile che i veicoli mossi da celle a combustibile siano in grado di competere.

E rispetto ai circa 25.000 veicoli passeggeri ad idrogeno, segno di una difficoltà a far accettare la tecnologia da parte di chi la sostiene come Toyota o Hyundai, i veicoli commerciali fuel cell (che pure stanno avendo il loro momento di gloria durante i Giochi Olimpici Invernali di Pechino) sono un settore ancor più in erba.

Finora l’idrogeno è parso una risposta alle istanze della logistica a lungo raggio (100.000 chilometri l’anno) e del trasporto di merci particolarmente pesanti, con elevato consumo di energia per chilometro percorso. Tuttavia la disponibilità di quel tipo di mezzo a idrogeno è rimasta finora sulla carta, e quando potrebbero essere realmente pronti rischierebbero di trovarsi di fronte a camion elettrici puri già di seconda generazione.

Questo perché, sebbene nei veicoli commerciali batterie in grado di percorrere oltre 500 chilometri al giorno siano una gravosa sfida tecnica per la casa costruttrice, le norme che prevedono per i conducenti di mezzi pesanti pause di 45 minuti dopo quattro ore e mezzo di guida sono un assist di fatto alle necessità di ricarica di veicoli a batteria nei quali il reale vantaggio del rifornimento rapido di idrogeno si stempera.

Nell’arco di 4,5 ore, un camion potrebbe viaggiare circa 400 chilometri e l’autonomia reale di 450 chilometri sarebbe sufficiente. Usare i 45 minuti di pause per la ricarica, comporta aggiungere nelle celle l’energia necessaria per altri 400 chilometri con una potenza media di circa 800 kW. Oggi le postazioni più rapide, come quelle della rete Ionity, arrivano a 350 Kw; ma è in corso di sviluppo uno standard nuovo che dovrebbe consentire ricariche a 2 MW, a cui fornitori di colonnine e di loro componentistica si stanno preparando.

Lo standard potrebbe essere pronto nel 2023 e nella seconda parte della decade l’infrastruttura dovrebbe cominciare a spuntare sulle autostrade: in Europa occorrerebbero caricabatterie ad altissima potenza ogni 50 chilometri.

Di certo una grande sfida infrastrutturale, ma meno gravosa di quella della creazione dell’infrastruttura di idrogeno, che peraltro avrà in futuro la concorrenza di altri settori nei quali la disponibilità di idrogeno verde, realizzato con elettrolizzatori piuttosto che reforming del metano, sarà altrettanto ricercata. Se vi interessa sapere in quali settori, potete guardare questo grafico realizzato da Michael Liebreich, uno dei fondatori di Bloomberg New Energy Finance.

Secondo il prospetto della società di consulenza di Michael Liebreich, organizzato come gli indicatori di consumo degli elettrodomestici, la futura domanda di idrogeno verde sarà pressante ed inevitabile in settori quali i fertilizzanti, l’acciaio, o quello dei trasporti marittimi e dei mezzi d’opera e da cava, e soltanto media sarà la domanda di idrogeno per i veicoli commerciali a lunga autonomia (Credito immagine: Liebreich Associates)

Veicoli commerciali a idrogeno, secondo Plötz , potrebbero avere vantaggi pratici trasportano merci molto pesanti in aree particolarmente remote. Ma forse si troveranno di fronte in quella nicchia la concorrenza possibile di veicoli con motore a scoppio alimentati da bio-carburanti o da combustibili sintetici, che a fine decade o negli Anni ’30 potrebbero assicurare una neutralità carbonio anche senza necessità di attingere all’idrogeno come materia prima.

Secondo il ricercatore dell’ISI Fraunhofer ormai quella fetta di imprese di settore che ancora lascia aperta la finestra alla tecnologia alternativa alle batterie deve “decidere rapidamente se la nicchia dei camion pesanti fuel cell sia abbastanza grande da sostenere l’ulteriore sviluppo della tecnologia dell’idrogeno o se sia il momento di ridurre le perdite e concetrare gli sforzi altrove”.

Credito foto di apertura: ufficio stampa Toyota Motor Corp.