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Titolo: Toyota Mirai

Chi è che diceva che l'auto a idrogeno non può esistere (o almeno essere
commercializzata) perchè economicamente svantaggiosa? Mi sembra che ci
siamo vicini.
 
http://www.ilpost.it/2014/12/20/sta-arrivando-il-momento-delle-auto-idrogeno/
 
 
Toyota ha appena messo in vendita la sua prima auto di serie alimentata a
idrogeno, gli investimenti nel settore stanno crescendo: ma c'è il problema
del platino
20 dicembre 2014
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Dal 15 dicembre la casa automobilistica giapponese Toyota ha messo in
vendita la sua prima auto di serie alimentata a idrogeno. Il modello si
chiama Mirai – che in giapponese vuol dire “futuro” – ed è una berlina FCV
(Fuel Cell Vehicle, veicolo a celle a combustibile) a quattro posti con
forma e dimensioni da tipica auto di famiglia. Disponibile per ora
solamente in quattro città del Giappone, dal settembre 2015 la Mirai
arriverà anche nello stato americano della California e in Germania, in
Danimarca e in Regno Unito, mentre altri mercati si aggiungeranno nel 2017.
 
Negli ultimi anni le case costruttrici stanno investendo molto in ricerca
sulle auto alimentate a idrogeno, che sono ritenute sempre di più
un’alternativa convincente al motore a scoppio tradizionale e persino alle
auto elettriche. La tecnologia a idrogeno, infatti, garantisce emissioni
zero in fase di utilizzo – un’auto alimentata con questo gas produce allo
scarico solo vapore acqueo – ma non presenta i problemi di autonomia e
lunghi tempi di ricarica tipici delle auto elettriche. I (pochi) modelli
dotati di questa tecnologia oggi in commercio hanno prestazioni abbastanza
simili a quelle di un’auto “normale” e sono in grado di percorrere
centinaia di chilometri tra un pieno e l’altro, operazione quest’ultima che
richiede circa cinque minuti. I limiti alla diffusione dell’idrogeno,
tuttavia, non mancano: il costo delle tecnologie impiegate nelle vetture è
ancora molto alto e le infrastrutture per la distribuzione del gas sono
quasi assenti.
 
Per queste ragioni la Toyota Mirai sarà venduta inizialmente in numeri
molto piccoli – ora l’auto viene assemblata prevalentemente a mano e la sua
produzione per il primo anno non supererà le 700 unità – e in Giappone
costerà 6,7 milioni di yen tasse escluse (circa 45 mila euro), cui vanno
sottratti 2 milioni di yen (circa 13.500 euro) d’incentivi all’acquisto
appena approvati dal governo. Quando arriverà negli Stati Uniti d’America
questo modello costerà come in Giappone, mentre per la Germania Toyota ha
comunicato che il prezzo sarà di 66 mila euro più IVA.
 
Le prime auto a idrogeno in commercio
La prima auto a idrogeno omologata per la commercializzazione fu la Honda
FCX del 2002, una berlina a tre porte e quattro posti che erogava 107 CV e
aveva un’autonomia di 300 km. A partire dal dicembre di quell’anno alcuni
esemplari di questo modello (circa una ventina) furono consegnati a enti
pubblici e aziende di Giappone e California, mentre il primo cliente
individuale fu una famiglia Spallino in California, che nel 2005 prese in
leasing una FCX.
 
Nel 2008 la FCX fu sostituita dalla Honda FCX Clarity, un nuovo modello con
prestazioni e autonomia migliorate, che eroga 136 CV e può percorrere quasi
390 km con un pieno di idrogeno. Anche la Honda Clarity è stata concessa in
leasing a enti pubblici, aziende e privati: nei sei anni di
commercializzazione 45 auto sono state affittate negli USA a 600 dollari al
mese (con assistenza, manutenzione e carburante compresi nel prezzo), 10 in
Giappone e altre 10 in Europa. Alla fine di quest’anno la Clarity andrà
fuori produzione, ma a novembre Honda ha presentato la sostituta FCV
Concept, un prototipo del prossimo modello di serie che sarà venduto dal
marzo 2016.
 
L’altra casa automobilistica ad aver messo in commercio un modello
alimentato a idrogeno è la coreana Hyundai, che dal febbraio del 2013 vende
il suo SUV ix35 FCEV al prezzo di 137 mila dollari (circa 110 mila euro).
La Hyundai ix35 FCEV – esternamente identica alle varianti alimentate a
benzina o gasolio – eroga una potenza di 136 CV, raggiunge i 160 km/h di
velocità massima ed è oggi l’unica auto a idrogeno disponibile in Italia:
dal luglio scorso, infatti, alcuni esemplari di questo modello sono offerti
in leasing dal Centro H2 Sudtirolo dell’Istituto per Innovazioni
Tecnologiche di Bolzano. I privati possono affittare a 870 euro al mese due
delle dieci auto presenti per un tempo massimo di tre mesi, le altre otto
sono destinate alle aziende, che pagando 1.100-1.800 euro mensili
sponsorizzano l’iniziativa dell’istituto e possono personalizzare le auto
con il proprio logo.
 
L’idrogeno erogato dal distributore di Bolzano è a emissioni zero perché
viene prodotto utilizzando energia elettrica proveniente da fonti
rinnovabili o dalla sovrapproduzione delle centrali; un pieno di questo gas
sulla Hyundai ix35 FCEV garantisce un’autonomia di quasi 600 km, a fronte
di un costo al chilometro simile a quello del gasolio (circa 10 euro per
100 km).
 
Il Centro H2 Sudtirolo è stato realizzato grazie a un finanziamento del
fondo europeo per lo sviluppo regionale e fa parte del piano di ricerca
europeo HyFive (“Hydrogen for innovative vehicles”), che coinvolge anche le
città di Londra, Copenaghen, Monaco, Stoccarda e Innsbruck con l’obiettivo
di sostenere lo sviluppo delle infrastrutture dell’idrogeno. Questo
progetto, cui collaborano le case automobilistiche Toyota, Honda, Hyundai,
BMW e Daimler, prevede la costruzione di altre sei stazioni che
riforniranno un centinaio di auto a celle a combustibile progressivamente
messe a disposizione di cittadini, enti pubblici e aziende.
 
Come si produce l’idrogeno
L’idrogeno non è una fonte di energia ma un vettore, cioè un mezzo che –
come l’elettricità – trasporta l’energia immagazzinata quando è stato
prodotto. La sua molecola H2, utilizzata in numerosi processi industriali,
può essere ottenuta in due modi: tramite gassificazione (anche detta steam
reforming) o elettrolisi.
 
Il processo di gassificazione – quello oggi più diffuso – utilizza acqua
(H2O) e metano (CH4) o altri combustibili fossili, che fatti reagire ad
alte temperature si convertono in idrogeno (H2) e anidride carbonica (CO2).
L’elettrolisi invece, che è usata nel centro di Bolzano come da altre
parti, applica corrente elettrica alle molecole d’acqua (H2O) per
convertirle in idrogeno e ossigeno.
 
La gassificazione produce CO2 di scarto, ma in questo processo la
generazione dell’anidride carbonica avviene in maniera controllata,
all’interno di un sistema chiuso. Gli studenti del Team H2PolitO – un
gruppo di allievi delle facoltà d’ingegneria del Politecnico di Torino che
realizzano prototipi di veicoli a idrogeno e ibridi per competizioni
internazionali di efficienza energetica – pongono l’accento proprio sulla
possibilità di poter controllare le emissioni anche nella gassificazione,
una caratteristica chiave dal punto di vista della sostenibilità
ambientale. In questo senso, la diffusione dell’idrogeno permetterebbe di
sostituire milioni di fonti di CO2 che circolano incontrollate per le
strade – le auto alimentate a combustibili fossili – con centri di
produzione dove il gas inquinante può essere veicolato e riutilizzato per
lavorazioni industriali, senza disperdersi nell’ambiente.
 
Giappone e California in prima linea
Il Giappone è la nazione che sta investendo di più nell’uso dell’idrogeno
come fonte di energia: poiché il disastro nucleare del 2011 di Fukushima ha
fatto aumentare le importazioni di petrolio e sollevato il problema
dell’autonomia energetica nazionale, il primo ministro Shinzo Abe ha
cominciato a fare pressione affinché si formi una nuova “società
dell’idrogeno”. L’approccio giapponese non considera l’idrogeno solo un
carburante per auto, ma un prodotto energetico come un altro, ottimo per
immagazzinare l’energia prodotta in eccesso e utilizzarla in qualunque
maniera, dai trasporti al riscaldamento degli edifici.
 
Toyota crede fortemente nell’idrogeno e sta investendo molto in questa
direzione, ma a differenza della tecnologia automobilistica ibrida – che la
casa giapponese ha spinto prima di tutti gli altri costruttori – in questo
caso la mancanza d’infrastrutture non dà la possibilità di fare da soli.
Uno degli ostacoli all’uso dell’idrogeno come vettore di energia, infatti,
è l’assenza di distributori: oggi in Europa le stazioni che erogano
idrogeno sono appena ventisette e a queste se ne aggiungeranno altre venti
entro la fine del 2015, ma gli alti investimenti richiesti per realizzarle
(almeno un milione di euro) e la piccola quantità di auto in circolazione
non le rendono economicamente sostenibili. Anche per questo motivo la
California, uno degli stati più avanzati in termini di attenzione alle
problematiche ambientali, ha avviato un programma d’investimenti statali
che entro il 2020 mira a portare da nove a cento i distributori d’idrogeno
presenti sul suo territorio.
 
Lo sviluppo delle infrastrutture aiuterà la diffusione delle auto a
idrogeno e viceversa, ma l’espansione del circolo virtuoso richiederà
tempo. I produttori di auto lo sanno: lo stesso presidente di Toyota
Takeshi Uchiyamada prevede che la produzione di auto a idrogeno della casa
giapponese raggiungerà le decine di migliaia solo nel prossimo decennio, un
numero irrilevante a livello industriale per un gruppo che costruisce circa
dieci milioni di veicoli l’anno. Gli analisti di IHS Automotive sono più
pessimisti e prevedono che la produzione annua di auto a idrogeno sarà di 5
mila auto nel 2019 e non supererà le 15 mila unità fino al 2025.
 
Come funziona un’auto a idrogeno
Il sistema che muove le auto FCV disponibili in commercio è composto di
cinque elementi fondamentali: serbatoi ad alta pressione per l’idrogeno,
celle a combustibile di tipo PEM (Proton exchange membrane, membrana a
scambio protonico), convertitore di potenza, batteria e motore elettrico.
 
L’idrogeno è immagazzinato sottoforma di gas ad alta pressione (700 bar)
all’interno di serbatoi rinforzati, che evitano la dispersione delle sue
piccolissime molecole. Poiché l’idrogeno come tutti i combustibili è
altamente infiammabile, le auto sono dotate di sensori di sicurezza che ne
rilevano la fuoriuscita e di tecnologie specifiche che prevengono la
rottura dei serbatoi in caso di incidente. Il gas alimenta il pacco celle,
costituito da numerose celle a combustibile che producono circa 0,7 Volt
ciascuna.
 
auto idrogeno Toyota Mirai
 
Per ottenere la potenza e il voltaggio desiderato, più celle sono disposte
in serie a formare i cosiddetti “stack”. L’insieme degli stack, che nella
Toyota Mirai ha una potenza totale di 114 kW (155 CV), genera corrente
elettrica tramite un processo in tre fasi:
 
1. L’idrogeno allo stato gassoso raggiunge l’anodo, che contiene un
catalizzatore di platino. Qui il gas si divide in ioni a carica positiva ed
elettroni con carica negativa;
 
2. La membrana polimerica al centro della cella PEM può essere attraversata
solo dagli ioni positivi, mentre gli elettroni con carica negativa vengono
fatti viaggiare su un circuito esterno verso il catodo generando una
corrente elettrica;
 
3. Sul catodo, gli elettroni e gli ioni con carica positiva si abbinano
all’ossigeno presente nell’aria – che è stata convogliata dall’esterno
dell’auto verso le celle – e formano vapore acqueo (H2O), poi espulso come
unico prodotto di scarto.
 
Il convertitore di potenza ha il compito di aumentare la tensione generata
dal pacco celle fino al voltaggio corretto per il funzionamento del motore
elettrico, mentre la batteria conserva l’energia prodotta dai sistemi di
frenata rigenerativa e offre una spinta aggiuntiva in accelerazione
inviando energia al motore.
 
Oggi nell’auto a idrogeno una batteria – seppure più piccola di quelle
delle auto elettriche – è necessaria perché le celle a combustibile hanno
un funzionamento progressivo e non immediato, cioè non riescono a tenere il
passo delle improvvise accelerazioni richieste durante la guida. Il sistema
nel complesso è molto più efficiente dei motori a combustione interna e non
produce CO2 né altri agenti inquinanti. Inoltre avendo un motore elettrico,
l’auto a idrogeno è silenziosa come quella elettrica, ma non ha gli stessi
problemi di autonomia né richiede lunghi tempi di ricarica.
 
L’impatto ambientale totale di un’auto a idrogeno – il sistema
“well-to-wheel” che tiene conto di tutta la filiera energetica – è molto
variabile e dipende da come viene prodotto, immagazzinato e distribuito il
gas, ma i punti di forza di questa tecnologia vengono dalla sua versatilità
(il gas può essere prodotto da molte fonti diverse, conservato e
trasportato con camion o tubature) e dal fatto che la produzione delle
batterie e lo smaltimento del litio contenuto in esse hanno un costo e un
impatto ambientale superiore rispetto a quelli del platino utilizzato nelle
auto FCV.
 
Il platino è un metallo prezioso necessario per separare protoni ed
elettroni dell’idrogeno e il suo costo molto alto è uno dei limiti
principali alla sostenibilità commerciale delle auto a fuel cell. I
produttori di celle a combustibile e le case automobilistiche stanno
investendo nella ricerca per realizzare componenti che utilizzino sempre
meno platino, ma lo sviluppo di nuove tecnologie richiede tempo e per ora
l’auto a idrogeno resta un prodotto che non può fare concorrenza alle auto
alimentate con derivati del petrolio. È quello che pensa Pat Cox, un
politico irlandese già presidente del Parlamento europeo che in un recente
discorso pubblico ha sostenuto che Toyota perderebbe tra i 50 mila e i 100
mila euro per ogni Mirai venduta.
-- 
Jolan Tru
Filippo "Hytok" Simone
https://twitter.com/filippohytok
 
https://www.facebook.com/#/Hytok
 

 Chi è che diceva che l'auto a idrogeno non può esistere?
 
Tutto *può* esistere.
 
Il problema sono sempre i costi di produzione, commercializzazione ed 
utilizzo per l'utente finale.
 
Ma perché continuano a sprecare tempo nel pensare a come far andare 
avanti 'sti trabiccoli mentre invece dovrebbero incominciare a pensare a 
come *sostituire* 'sti trabiccoli con qualcosa di più moderno?
 
Siamo nel 2015 ed usiamo ancora la tecnologia del Modello T di più di 
cento anni fa.
 
-- 
@WarpTen10