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Titolo: [LONG]auto ad idrogeno

Si parla spesso a sproposito di macchine ad idrogeno, e quindi recentemente
ho voluto fare qualche calcolo per confrontare una macchina ad idrogeno
reale (l'Honda FCX, versione del 2006) con una macchina a metano.
Questo e' l'unico modo serio di fare un confronto, infatti la maggior parte
dell'idrogeno viene prodotto dal metano.
Quelle che seguono sono le mie considerazioni.
L'honda FCX con 3.75 Kg di idrogeno fa 430Km, il che vuol dire usare  
0.87Kg per 100km.
L' idrogeno in commercio e' per lo piu' prodotto con la reazione:
     CH4+H2O+energia -> CO+3H2
Eventualmente si puo' far reagire il monossido di carbonio con acqua:
     CO+H2O+energia -> CO2+H2
Per ottenere 3 moli di idrogeno (peso totale 6gr) occorre una mole di  
metano
(peso totale 18gr). L'efficienza pero' non e' del 100%, ma e' meno del 80%,
e percio' occorre usare almeno 22.5gr di CH4 per 6gr di idrogeno.
Per ottenere quindi 0,87Kg di idrogeno occorrono almeno 3.27 Kg di metano.
Se si usa anche la seconda reazione, si ottiene piu' idrogeno (e si ottiene
CO2 invece che CO, cosa decisamente migliore).
Se si suppone che anche la seconda reazione abbia un' efficienza del 80%,
per ottenere 8gr di idrogeno occorrerebbero circa 28gr di metano =>
per 0,87kg di idrogeno occorrerebbero circa 3Kg di metano.
Concludendo per percorrere 100Km un auto ad idrogeno utilizza almeno 3Kg di
metano. Per contro una Punto a metano per 100Km ne utilizza 4.3Kg.
In prima approssimazione si ottiene quindi una riduzione dei consumi e  
della
produzione di CO2 di circa il 30%.
Occorre pero' fare una serie di considerazioni:
1) Tanto il metano che l'idrogeno sono gas, ma la densita' dell'idrogeno e'
    molto piu' bassa di quella del metano. 0,87Kg di H2 ad 1 atm occupano
    circa 9.7m^3. 4.3Kg di CH4 ad 1 atm occupano circa 6m^3. Questo vuol
    dire che occorre piu' energia per comprimere l'idrogeno che il metano.
    Lo stesso accade per il trasporto.  (Il che spiega perche' le auto a
    metano esistono da sempre e quelle a idrogeno sono solo sperimentali)
2) L'honda FCX e' una macchina sperimentale, ottimizzata per efficienza,
    mentre la punto e' una macchina reale, ottimizzata per costo.
    Macchine ad idrogeno che abbiano costi accettabili probabilmente
    utilizzerano componenti piu' economiche e quindi meno efficienti.
    Viceversa se le macchine a metano avessero  stessi costi di quelle ad
    idrogeno sarebbe possibile ridurre i loro consumi semplicemente
    utilizzando componenti piu' costosi (ad esempio utilizzare allumino,
    magnesio o addirittura fibre di carbonio per allegerirle)
3) La Punto e' una macchina bicombustibile: il metano permette di avere  
piu'
    alti rapporti di compressione rispetto alla benzina. Quindi un motore
    solo metano avrebbe una efficienza maggiore di uno metano-benzina.
4) L'honda FCX ha velocita' e l'accelerazione migliori della punto. Una
    macchina ad idrogeno con stesse caratteristiche di velocita' e
    accelerazione di una macchina a metano migliorerebbe la sua efficienza.
5) Il ciclo di misura dell'FCX e' urbano , mentre il ciclo della punto e'
    misto urbano e extraurbano.
    Le macchine basate su fuel-cell hanno performance migliori sull'urbano,
    poiche' possono fermare il motore quando sono ferme, possono usare la
    frenata  rigenerativa, e i motori elettrici hanno alta coppia ai bassi
    giri, mentre motori a combustione interna hanno performance migliori
    sull'extraurbano, poiche' i motori a combustione interna funzionano  
meglio
    a giri costanti ed intorno a 2-3000 giri. Confrontare le due macchine su
    cicli solo urbano quindi incrementerebbe la differenza nei consumi
    confrontarle  su cicli solo extraurbano la differenza  diminuerebbe.
    (ad esempio il vecchio modello della honda fcx riportava 62 miglia per  
kg
    di idrogeno in citta', 51 fuori e 57 combinato).
Considerando che i punti 1 e 2 (anche il 5 se usate la macchina sia in  
citta'
che fuori) riducono la distanza di efficienza tra auto a
metano e auto ad idrogeno, il punto 4 l'aumenta,
quello che possiamo dire e' che un auto ad idrogeno rispetto ad un auto a
metano (bicombustibile) emette meno CO2, ma la differenza realistica, a
parita' di tutto, non e' una riduzione del 100%, ma diciamo intorno al 30%,
e comunque alquanto difficile da misurare (finche' almeno non ci saranno
auto ad idrogeno commerciali ad un prezzo sensato).
Tale differenza di consumi e produzione di CO2 e' alla portata di un'auto
solo metano (niente benzina) che usasse miscele di metano e biometano.
Utilizzando poi auto ibride (motore a combustione interna e motore  
elettrico,
il che permetterebbe di avere alta coppia a bassi giri, frenata  
rigenerativa,
fermare il motore quando l'auto e' ferma, funzionamento del motore a
combustione interna a giri piu' costanti) probabilmente l'auto a  metano
consumerebbe e inquinerebbe meno di un auto ad idrogeno.
La struttura per la distribuzione dell'idrogeno e' inoltre da costruire, le
auto sarebbero piu' costose e anche il costo del combustibile e' piu' alto
di quello del metano. Euro per euro investimenti nell'auto ad idrogeno
avrebbero sull'ambiente effetti molto minori di investimenti in altri  
settori,
come appunto l'auto a metano.
Chi poi ipotizza di usare fonti ad emissione zero per produrre idrogeno,  
non
considera due cose:
la prima e'  che usare elettricita' per produrre idrogeno, che poi va
compresso, immagazinato e trasportato, e che poi viene utilizzato in una
cella a combustibile per produrre elettricita' (!), non e' proprio molto
efficiente ne' intelligente. Se si ha abbondanza di energia elettrica da
fonti non inquinanti si avrebbe un rendimento piu' alto  utilizzandola
direttamente, a limite con le auto elettriche , non certo passando prima
attraverso la produzione di idrogeno.
La seconda e' che la quantita' di energia alternativa da utilizzare per
la sostituzione completa degli idrocarburi e' impressionante, e non e'
realizzabile ne' in tempi brevi ne' con costi bassi.
E' quindi piu' intelligente (perche' piu' veloce, economico e con migliori
effetti sull'ambiente) usare le energie alternative per risparmiare metano
(in Italia la maggior parte dell'energia elettrica e' prodotta col metano),
e usare il metano risparmiato poi per le auto. Quando la produzione di
elettricita' da energie a zero emissione sara' considerevole, converra'
usare direttamente le auto elettriche.
Facendo cosi' non e' necessario creare una infrattuttura per il trasporto e
la distribuzione dell'idrogeno, e si otterrebbe anche un risparmio
nell' emissione di CO2, oltre che nei costi.
La conclusione e' che se si vuole ridurre l'inquinamento, la strada dell'
idrogeno e' certamente una delle piu' dubbie, avendo  effetti ambientali
realistici bassi, costi alti e tempi lunghi. Converrebbe passare nel
medio-breve periodo alle auto a metano (eventualmente ibride), e nel lungo
periodo alle auto elettriche. Da subito occorrebbe incentivare i mezzi
pubblici e le biciclette nelle citta'.
P.S.1: chi sta pensando all'Islanda, consideri che la transizione all'
idrogeno e' prevista per il 2020,che l'Islanda ha abbondanza di energia
geotermica, il costo dell'importazione del petrolio|metano e' piu' alto
in Islanda che sul continente europeo e soprattutto che il progetto e'
sponsorizzato dalla Shell !
P.S.2 Supponiamo di produrre 35600kcal di energia solare. Se uso
quest' energia parte per produrre idrogeno e parte per comprimerlo, con un
rendimento complessivo del 70%, ottengo circa 25000kcal di  idrogeno (pari
a circa 0,87Kg di idrogeno), che a loro volta mi permettono di avere la
stessa autonomia di un auto a metano che usi 4.3Kg di metano.
Per produrre 56000kal di elettricita' dal metano ho pero' bisogni di oltre
6.2kg di metano (supponendo un rendimento del 50%)!
Cio' vuol dire che e' molto piu' intelligente utilizzare le fonti  
alternative
per risparmiare metano, da usare per le auto, e non per produrre idrogeno.
-- 
Creato con il rivoluzionario client e-mail di Opera:  
http://www.opera.com/mail/

 Si parla spesso a sproposito di macchine ad idrogeno... [CUT]
sono decisamente daccordo con te...alla fine il rendimento globale del
sistema ad idrogeno è troppo basso per permettersi di sprecare energia in
questo modo...
IMHO quello dell'idrogeno resta un problema legato esclusivamente
all'autotrazione; per tutti gli altri ambiti in cui si ipotizza l'uso
dell'idrogeno (dai gruppi elettrogeni alle batterie dei notebook), le
attuali batterie sono più che sufficenti, senza contare che lo sviluppo
tecnologico ne permette performances sempre migliori..
Tornando all'autotrazione usare batterie può essere problematico in quanto
i tempi di ricarica son lunghi e se magari da milano devo scendere in
puglia non è bello doversi fermare 4 o 5 ore a metà strada per ricaricare
le batterie... nell'ambito urbano (andare a lavoro, all'uni, a fare un
giro alla domenica,e simili) penso che veicoli a batterie non darebbero
problemi di sorta... Secondo me l'unico vero problema è solo questo; ed
ora come ora quello che ci si avvicina di più forse è proprio il sistema
ibrido.
-- 
Davide C.
Peugeot 106 Driver (22,90k,PT)
www.ingegnerando.it
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

all'autotrazione
Infatti: che fare quando idrocarburi sono finiti

 ibrido.
Quando parlo di auto elettriche, io considero quasi esclusivamente la  
citta'.
Inoltre non credo che si debbano usare le batterie, ma gli  
ultracondensatori.
La densita' di energia e' bassissima rispetto alle batterie al litio,
(6Wh/kg contro 120 Wh/kg, ma non cosi' male se invece li confronti con  
accumulatori NiHD, che stanto intorno ai 50, o al piombo che non arrivano a
30), ma hanno un'efficienza di carica e scarica superiore al 90%, un numero
praticamente illimitatato di cicli di carica e scarica ma soprattutto una
velocita' di ricarica che e' circa 100 volte quella delle batterie !
Forse Milano-Bari non sara' mai possibile farlo decentemente con delle auto
solo elettriche, ma da casa a lavoro, ricaricando la macchina mentre sei a  
lavorare, sicuramente si.
Ciao.


 velocita' di ricarica che e' circa 100 volte quella delle batterie !
Si potrebbe fare un ibribo pile-condensatori,dove le oridinarie pile al
litio servano per grossa parte dei consumi e i condensatori diano quella
spinte nelle fasi di accelerazione o di grossi consumi


quan do gli idrocarburi econo0mici saranno finiti, sara' finito pure  
l'idrogeno "economico" (o meglio non troppo costoso), visto che l'idrogeno
meno costoso e' quello prodotto col reforming degli idrocarburi.
Se devi usare una centrale nucleare|eolica|solare|... per produrre  
l'idrogeno,
e piu' intelligente che la usi per produrre elettricita', anche perche' se
gli idrocarburi sono finiti per le automobili, sono finiti pure per la  
produzione di elettricita', e per l'industria !
A quel punto io preferisco muovermi in citta' in bicicletta ma avere un
freezer funzionante a casa e delle industrie che producono qualcosa,
piuttosto che avere una automobile ad idrogeno e niente elettricita' per
le case e le industrie !!!!
Ciao.




Mi stanno piu' simpatici :-)  i condensatori delle batterie, percio' spero  
che sia l'opposto :
i condensatori usati per il grosso del tempo, e le batterie per le volte
in cui c'e' bisogno di spostamenti medio-lunghi.
Se consideri che da qualche parte leggevo che la maggior parte degli  
spostamenti in macchina sono sotto i 10km non e' poi cosi' assurdo quello  
che dico. In pratica uno arriva dove deve arrivare, mette a caricare la  
macchina
fa quello che deve fare e poi riparte.


realizzabile ne' in tempi brevi ne' con costi bassi.
Quando gli idrocarburi finiscono si fà, eccome se si fà.

 ha scritto nel messaggio
news:op.s8kgbrgpld266t@claudio...

Certo,però tutto sommato oggi possono costruirsi auto elettriche da più di
300 km di autonomia (e le cui batterie si possano ricaricare nel giro di
minuti) che sostituiscano quasi ovunque le attuali macchine termiche
Ci sono alcuni prototipi molto interessanti,che certo potrebbero essere
perfezionati,con i super cap sicuramente ma anche ad es. adottando la
tecnologia "in-wheel",cioè con i motori sulle ruote,abbattendo le perdite di
trasmissione e guadagnando in abitabilità e volume disponibile
dell'abitacolo
http://www.electrovaya.com/innovation/zev_tech.html
http://www.greencarcongress.com/2005/05/maya_100_ev_to_.html

 Quando gli idrocarburi finiscono si fà, eccome se si fà.
Ma con costi alti e in tempi lunghi. Considera che gli idrocarburi vengono
usati per produrre elettricita', per le automobili, per il riscaldamento,  
per produrre pesticidi o fertilizzanti, nell'industria, per le  
plastiche.....
E di sicuro il passaggio all'idrogeno aumenta sia i costi che i tempi, e  
diminuisce il rendimento globale.
E' piu' sensato saltare direttamente questo passaggio, e produrre
direttamente l'elettricita'.



Grazie per i link. Rafforzano la mia idea che la "societa' dell'idrogeno"  
sia una cretinata.
Le auto elettriche gia' oggi sono molto migliori delle auto ad idrogeno,  
oltre che per efficienza, anche per prezzo (il prezzo stimato di una honda  
FCX e'
oltre 100 000 dollari, quello di questa macchina elettrica e' 70 000 $)
e per facilita' di ricarica (l'idrogeno non lo trova da nessuna parte, la
rete elettrica ovunque).
L'autonomia e' solo di poco peggiore (360Km contro 430).
E il tutto e' stato fatto da una piccola industria (L'Electrovaya), mentre
dall'altra parte c'e' un colosso come la Honda.
L'unico vero vantaggio dell'idrogeno e' che il tempo per fare il pieno e'  
di 8 minuti contro 8 ore :-(
Pero' e' pure vero che uno se la puo' ricaricare la notte :-)


>Continuo a non vedere i vantaggi dell'idrogeno sull'auto elettrica
Se dici che si può fare...posta riferimenti.

 Pero' e' pure vero che uno se la puo' ricaricare la notte :-)
Esisono già pile al litio che si ricaricano,ad esempio quelle toshiba, che
si possono ricaricare al max della capacità nel giro di minuti;a quel punto
è solo un problema di potenza elettrica impiegata,ma non credo sarebbe
difficile passare dai 3 ai 9 kW di contratto elettrico casalingo ad es.Così
come hanno la possibilità di resistere con perdite trascurabili a migliaia
di cicli di carica-scarica
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2005_03/pr2901.htm
http://www.extremetech.com/article2/0,1558,1782283,00.asp
Poi farei un'altra considerazione:un motore elettrico (a parte i minori
costi e la magiore efficienza) è sicuramente più leggero di uno
termico,diciamo (correggetimi se sbaglio) dell'ordine di un 1 kW per kg vs i
4-5 kW/kg almeno di quello a combustione interna,per cui se le pile al litio
riuscissero a raccogliere sufficienti Wh/kg (secondo l'electrovaya 225 Wh/kg
oggi,in breve più di 300) si potrebbe addirittura per una potenza sviluppata
di 40-50 cavalli produrre un auto più leggera di una termica (per il minor
peso del motore).O mi sbaglio?

 lavorare, sicuramente si.
Che figata interstellare...non sapevo nulla di questi supercap..
cito da qui:
http://www.hwupgrade.it/news/portatili/nanotecnologie-per-incrementare-l-autonomia-delle-batterie_16672-10.html
"Gli ultracondensatori a nanotubi dovrebbero impiegare dai tre ai cinque
anni circa per essere pronti all'utilizzo nei prodotti commerciali.
Attualmente non è disponibile alcuna informazione relativa alla densità di
potenza di questi ultracondensatori, ma i ricercatori credono di poter
raggiungere una densità di circa 100 kW/kg, rispetto alle batterie agli
ioni di litio che hanno densità di potenza comprese tra i 300W/kg e i
1,5kW/kg."
IHMO ci vorrà diverso tempo per far cadere il prezzo di produzione di un
supercap (che IMHO sarà apocalittico), ad ogni modo un condensatore
avrebbe possibilità veramente molto interessanti...che figata! :D


 ha scritto nel messaggio
news:e2lpph$pf0$1...@news.newsland.it...

NOn vorrei deludere le tue aspettattive ,ma il problema è piuttosto la
densità potenza cioè i kWh/kg,e i condensatori non sono granchè in quel
senso.Per cui credo che possano efficientemente integrare batterie
classiche,ma non soistituirle.D'altra parte anche le pile al litio hanno
fatto passi da gigante
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2005_03/pr2901.htm

Se dici che si può fare...posta riferimenti.
vedi miei link poco sotto
http://www.electrovaya.com/innovation/zev_tech.html
http://www.greencarcongress.com/2005/05/maya_100_ev_to_.html
e d'altra parte un auto elettrica ad idrogeno è enormemente meno efficiente
di una elettrica pura (almeno con efficienti batterie al litio)
http://www.aspoitalia.net/documenti/fanelli/veicoli.html
http://www.aspoitalia.net/documenti/bardi/elettrico_idrogeno/elettricoidroge
no.html#_ftn3
http://www.thewatt.com/modules.php?name=News&file=article&sid=1022

 
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2005_03/pr2901.htm
Uhm...correttissimo ragionameto...mi ero fatto abbagliare dalla
"scoperta".. molto interessante anche l'articoletto sulle batterie... 
grazie!


 Se dici che si può fare...posta riferimenti.
Che un 'auto elettrica si possa fare credo che si sappia !
Se pero' non ci credi, ecco un link di una di queste macchine:
http://www.venturi.fr/us/fetish/specs/specs.php3
(E' in flash, con della musica orribile, :-( )


citta'.
Tutti gli altri no però: pensa solo al trasporto merci.
Per alcuni usi la soluzione può andare , ma non è una soluzione
definitiva.

definitiva.
Certo,ma gli spostamenti brevi rappresentano il 99% dei consumi energetici
totali,Magari non ci saranno camion elettrici,ma cmq risolveremmo la quasi
totalità del problema

totali
Così tanto no, però sarebbe interessante avere statistiche al
proposito.

proposito.
Se non ricordo male piů del 90% degli spostamenti sono inferiori ai 90 km e
il 60% meno di 50 km.Ci sono statistiche in merito,i numeri grosso modo sono
questi

questi
Interessante.
Sarebbe anche da sapere quanto % del carburante si spende in viaggi
lunghi.
A questo punto potrebbe valer la pena usare si l'idrogeno, ma solo
sulla rete
autostradale.
Ancora più semplice: pile/benzina, con due motori , sul periodo più
breve quando c'è ancora petrolio.

questi
Interessante.


questi
Interessante.


questi
Interessante.


> Se non ricordo male più del 90% degli spostamenti sono inferiori ai 90  

Infatti, come ho scritto nel mio post iniziale, sul medio-breve perido
sono anch'io convinto che la soluzione siano gli ibridi.
Comunque gia' oggi sarebbe possibile utilizzare veicoli elettrici su grandi
distanze, semplicemente scambiando le batterie scariche con altre cariche  
alle
stazioni di servizio.
In pratica uno compra una macchina che invece di 350 km ne fa 100-120Km,  
ma che
ha spazio per ulteriori batterie.
Quando devi fare un viaggio lungo, affitti le batterie necessarie per  
percorrere
  350km, dopo 200-300km le sostituisci presso una stazione di servizio  
dello stesso
gruppo da cui hai affittato le batterie e cosi' via. All'arrivo  
restituisci le batterie.
Considera che la rete autostradale italiana e' di 3408 km (
http://www.autostrade.it/gruppo/index.html?initPos=1
) quindi occorrerebbero solo una ventina di queste stazioni di servizio  
per coprire l'Italia.
Non dico che sia semplice o conveninte rispetto ad una macchina normale,
pero' se il petrolio finisce alla conveninza comunque possiamo dire addio.
Ciao.


 pile al litio...
Non credere che con delle fuel-cell all'idrogeno si otterrebbero miracoli  
sul fronte
del peso.
Se guardi le specifiche della FCX  
(
http://world.honda.com/FuelCell/FCX/specifications/
)
la macchina e' piccolina, ma pesa 1640 Kg !
Il fatto e' che i combustibili fossili, uniti ad un motore a combustione  
interna,
hanno delle densita' di potenza e di energia irraggiungibili da altri tipi  
di
motori e fonti di energia.
Percio' se finisce il petrolio, stai tranquillo che qualche sacrificio lo  
si dovra'
fare in un modo o nell'altro.



Scusa se ci ho messo tanto a rispondere, ma nei giorni in cui lavoro, poi  
non ho tanta
voglia di mettermi al computer.
1kw/kg contro 4-5 kw/kg vuol dire che il motore peserebbe di piu', non di  
meno.
Se ad esempio guardi
http://www.jaguar.com/it/it/tools_services/Glossary/Motori/motori_diesel.htm
il motore da due litri (diesel per giunta) sviluppa max 130CV (=circa  
100KW) e pesa
meno di 200kg, il motore da 2.7 litri in lega leggera di cavalli ne  
sviluppa 207
(=152 kw circa) e pesa 202 kg. (nota che i motori diesel non sono quelli  
col piu' alto rapporto peso potenza, anche se fatti dalla Jaguar :-) ).
Dalle tabelle presenti sul manuale dell'ingegnere (pag M174 e M175 dell'84  
edizione)
vedo che un  motore elettrico  a corrente continua da circa 100kw pesa  
almeno 315Kg.
Ciao.


si dovra' fare in un modo o nell'altro.
IMO, questa è la considerazione più interessante.
E spiega perchè fino a che il petrolio c'è non si saranno auto
elettriche, comoprta problemi che si superano solo se si è obbligati.

 wrote in message
news:op.s8kwmna1ld266t@claudio...
