Le batterie stanno dominando i veicoli a emissioni zero e il carburante ha usi migliori altrove.
Immaginate un’auto che non emette gas che riscaldano il pianeta o che non inquina affatto. A differenza dei veicoli elettrici oggi in circolazione, non richiede un’ora o più di ricarica: basta fare il pieno e partire.
Sembra troppo bello per essere vero, ma è la realtà dei veicoli alimentati da celle a combustibile a idrogeno. E quasi nessuno ne vuole uno.
Non fraintendetemi: i veicoli a idrogeno sono venduti in tutto il mondo. Ma sembra che stiano andando verso una sorta di vicolo cieco, con i prezzi del carburante che aumentano, le vendite dei veicoli che ristagnano e le stazioni di rifornimento che chiudono.
Le celle a combustibile a idrogeno funzionano combinando idrogeno e ossigeno in reazioni chimiche, generando elettricità che può alimentare i veicoli. Queste auto sono spesso pubblicizzate come un’opzione di trasporto rispettosa del clima, in un settore in cui c’è un disperato bisogno di più scelte. Quello dei trasporti è uno dei problemi più gravi al mondo per quanto riguarda i cambiamenti climatici: il settore è responsabile di circa un quarto delle emissioni globali. Esistono ancora ostacoli all’adozione dei veicoli elettrici come alternativa ai combustibili fossili, con molti consumatori preoccupati per l’autonomia, i tempi di ricarica e la carenza di caricabatterie.
Sebbene i veicoli a idrogeno offrano un’altra alternativa, questa tecnologia non è riuscita a conquistare il favore degli automobilisti. Ecco perché e cosa dovrebbe succedere perché queste auto abbiano qualche possibilità di arrivare sulle strade.
1. Sono indietro
Un decennio fa, la corsa all’introduzione di un veicolo popolare a emissioni zero era un’impresa a portata di tutti. “Tornando agli anni 2010, le due tecnologie – elettrica e a celle a combustibile – venivano considerate allo stesso modo”, afferma Colin McKerracher, responsabile del team trasporti di BloombergNEF.
Oggi, però, le batterie sono in netto vantaggio. Nel 2023, le vendite globali di veicoli elettrici a batteria hanno superato i 10 milioni, oltre a circa 4 milioni di ibridi plug-in. Nello stesso periodo, sono stati venduti solo circa 14.000 veicoli a celle a combustibile in tutto il mondo. Ciò significa che per ogni veicolo a idrogeno venduto, ne circolavano 1.000 a batteria. Il divario si sta ampliando: nel 2023 le vendite di veicoli elettrici sono aumentate di circa un terzo, mentre quelle di veicoli a celle a combustibile si sono ridotte all’incirca della stessa percentuale.
Le vendite sono concentrate in pochi mercati dove le stazioni di rifornimento sono ampiamente disponibili. I veicoli si trovano principalmente in Cina, Corea del Sud e Giappone, oltre che in Germania e negli Stati Uniti (quasi interamente in California).
Nonostante i ritardi nelle vendite, alcune case automobilistiche sono rimaste fedeli ai veicoli a celle a combustibile, in particolare Toyota. “Abbiamo puntato sull’idrogeno per molto tempo”, ha dichiarato Gill Pratt, capo scienziato di Toyota, in occasione di un evento del World Economic Forum del 2023. L’azienda crede nell’idrogeno sia per le celle a combustibile che per i motori a combustione (che brucerebbero il carburante per generare elettricità), ha detto Pratt.
I veicoli richiedono una base di infrastrutture di supporto. Per i veicoli elettrici si tratta di caricabatterie, mentre i veicoli a idrogeno hanno bisogno di stazioni di rifornimento. Un vantaggio per le batterie significa che l’attenzione si è concentrata sulla costruzione di caricabatterie e una volta che l’infrastruttura per una tecnologia è consolidata, può essere più difficile per un’opzione alternativa prendere piede.
2. Sono costosi
Secondo McKerracher, parte del motivo per cui i consumatori non si stanno affollando di auto a idrogeno è il loro costo. La Toyota Mirai del 2024, uno dei veicoli a idrogeno più venduti sul mercato, costa oggi circa 50.000 dollari, più delle auto a gas ed elettriche. Alcuni Paesi sperano di migliorare la situazione: in Corea del Sud, i governi nazionali e locali offrono incentivi che potrebbero praticamente dimezzare il costo di un nuovo veicolo a celle a combustibile per i consumatori.
I sostenitori dei veicoli a celle a combustibile sostengono che hanno solo bisogno di scalare: quando le vendite inizieranno, i costi scenderanno.
Esistono alcuni precedenti di questo scenario. Le batterie agli ioni di litio sono crollate di prezzo con l’aumento della produzione. La differenza è che nel caso delle batterie, queste erano già state costruite e utilizzate per una tecnologia commerciale; le celle che sono state messe insieme e imballate nei veicoli erano dello stesso tipo di quelle che alimentano dispositivi personali come le macchine fotografiche. Per le celle a combustibile, invece, non c’è nulla di simile, dice McKerracher.
Nel frattempo, l’offerta di batterie agli ioni di litio ha continuato a esplodere e i prezzi dei pacchi di batterie agli ioni di litio (gruppi di celle che alimentano i veicoli elettrici) sono scesi di oltre l’80% solo nell’ultimo decennio.
Non si tratta solo del costo del veicolo. Anche il costo del carburante è elevato: per lo stesso viaggio, l’idrogeno costerebbe più dell’elettricità o della benzina.
Una recente analisi della pubblicazione specializzata Hydrogen Insight ha rilevato che, dopo l’aumento dei prezzi dell’idrogeno in California, il costo per guidare una Toyota Mirai è quasi 14 volte superiore a quello per guidare una Tesla Model 3 (un veicolo elettrico comparabile) nello Stato. La differenza non è così netta ovunque, ma la tendenza è generalmente valida a livello globale: l’idrogeno è l’opzione più costosa.
3. Mancano le infrastrutture
Una delle attrattive principali dei veicoli a celle a combustibile è la velocità e la facilità di rifornimento presso le stazioni. La costruzione di queste stazioni, tuttavia, si è rivelata una sfida.
Pratt di Toyota ha sottolineato questa sfida all’evento del WEF, definendo l’infrastruttura per l’idrogeno un “problema dell’uovo e della gallina”. In sostanza, oggi c’è poca domanda di veicoli a idrogeno perché non ci sono abbastanza stazioni di rifornimento, e non c’è molta domanda di stazioni di rifornimento perché ci sono così pochi veicoli a celle a combustibile sulle strade.
“Siamo fiduciosi che l’infrastruttura stia arrivando”, ha detto Pratt, citando il crescente sostegno dei governi e la necessità di idrogeno nell’industria.
In generale, l’infrastruttura di rifornimento di idrogeno sta registrando una modesta crescita a livello globale, ma le cose stanno andando nella direzione sbagliata in alcuni mercati chiave, tra cui l’enclave dell’idrogeno che è la California. All’inizio di questo mese, Shell ha chiuso tutte le sue stazioni di rifornimento di idrogeno per i veicoli passeggeri nello Stato, anche se continuerà a gestirne alcune per i veicoli pesanti. Questo segue chiusure simili in tutto lo Stato avvenute alla fine del 2023.
Anche i veicoli a batteria sono stati frenati dalle infrastrutture. La grande differenza, però, è che è possibile ricaricare i veicoli praticamente ovunque ci sia un allacciamento elettrico, e l’elettricità alimenta quasi tutti i nostri edifici. Quindi i primi utilizzatori avevano un’opzione anche senza caricatori veloci pubblici, mentre i veicoli a idrogeno si affidano interamente alle stazioni di rifornimento, con tutta la logistica che ne consegue.
4. La tecnologia è inefficiente
Un altro problema delle celle a combustibile è che sono meno efficienti delle batterie.
Quando si converte l’energia da una forma all’altra, ci sono sempre delle perdite. Nel caso delle batterie agli ioni di litio, ciò significa convertire l’elettricità in energia chimica durante la carica e viceversa durante la scarica. Circa il 10% dell’elettricità utilizzata per caricare la batteria viene persa nel processo, con un’efficienza di circa il 90%.
Le celle a combustibile a idrogeno perdono molta più energia: il passaggio dall’elettricità all’idrogeno attraverso l’elettrolisi (fra poco ne parleremo) comporta una perdita di circa il 30%, afferma Geert de Cock, responsabile per l’elettricità e l’energia della Federazione Europea per i Trasporti e l’Ambiente.
Un altro 20% dell’energia elettrica originaria viene perso nella riconversione, rendendo l’intero processo efficiente al 50% circa.
Queste perdite avranno implicazioni di lunga durata sul prezzo e sulla disponibilità dell’idrogeno combustibile. Se si deve scegliere tra utilizzare la stessa quantità di energia rinnovabile per ricaricare direttamente un veicolo elettrico o trasformarla in idrogeno da utilizzare in un veicolo a celle a combustibile, c’è una grande differenza nella portata di quell’elettricità.
5. L’idrogeno pulito scarseggia…
Al momento, l’idrogeno non è una soluzione per la decarbonizzazione, anzi è un problema, sostiene de Cock. Questo perché quasi tutto l’idrogeno prodotto oggi (che è largamente utilizzato per i prodotti chimici e i fertilizzanti e nelle operazioni di estrazione del petrolio e del gas) è prodotto utilizzando combustibili fossili. Quindi, mentre un veicolo a celle a combustibile non emette di per sé gas a effetto serra, la produzione dell’idrogeno che utilizza è solitamente responsabile di un certo inquinamento climatico.
Esistono modi a basse emissioni per generare idrogeno, alcuni dei quali utilizzano dispositivi chiamati elettrolizzatori alimentati dall’elettricità. Se l’elettricità proviene da fonti rinnovabili, l’idrogeno può essere un modo a basse emissioni di carbonio per immagazzinare e fornire energia. Altri sforzi per la produzione di idrogeno in fase di sviluppo incorporano la cattura del carbonio, che può anche ridurre le emissioni associate al carburante, anche se molti esperti hanno dubbi sull’efficacia di queste tecnologie. Ma in entrambi i casi, probabilmente non ci sarà abbastanza carburante a basse emissioni di carbonio per tutti.
6. … e ci sono modi migliori per usarlo
Secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia, la produzione di idrogeno a basse emissioni potrebbe raggiungere i 38 milioni di tonnellate entro il 2030, se tutti i progetti iniziali saranno avviati come previsto. Si tratta di una fetta significativa dell’attuale domanda globale, che ha raggiunto i 95 milioni di tonnellate nel 2022.
Ma l’idrogeno a basse emissioni di carbonio viene proposto come soluzione in quelli che sembrano essere tutti i settori industriali attuali, dall’aviazione al trasporto marittimo, fino all’industria pesante. E i veicoli passeggeri potrebbero essere uno dei peggiori usi possibili per l’idrogeno pulito, dice de Cock.
In termini di priorità, in cima alla lista ci sarebbe la sostituzione degli usi esistenti dell’idrogeno, come la produzione di fertilizzanti e altri prodotti chimici, dice de Cock. Seguono gli usi dell’industria pesante, come la produzione di acciaio. Anche altre sfide difficili da affrontare, come i voli a lunga distanza e le rotte di navigazione, dovrebbero essere prese in considerazione per l’approvvigionamento di idrogeno, aggiunge.
I veicoli passeggeri sono in fondo alla lista perché ci sono già altre opzioni che funzionano, come i veicoli elettrici.
C’è un “però… “
Questo non significa che l’idrogeno non possa essere utilizzato sulle strade. Il carburante potrebbe essere utile in un settore tecnologicamente più difficile: gli autocarri pesanti a lungo raggio. All’evento del WEF, Pratt ha dichiarato che Toyota si sta concentrando in particolare su questi veicoli: “Per noi il futuro è soprattutto per i veicoli più grandi, dove il tempo di ricarica o di rifornimento è molto importante”.
Il peso delle batterie limita il carico utile che questi veicoli possono trasportare, quindi non sono l’opzione ideale. I lunghi tempi di ricarica e la scarsità di caricabatterie ad alta potenza che sarebbero necessari per alimentare le batterie massicce sono altri ostacoli.
“Il trasporto pesante a lungo raggio è un’applicazione più promettente per l’idrogeno, ma anche in questo caso non è una passeggiata”, afferma McKerracher.
Se l’idrogeno decolla per gli autocarri a lungo raggio, è possibile che gli effetti si diffondano ad altri veicoli in circolazione, afferma Sergey Paltsev, vice direttore del Joint Program on the Science and Policy of Global Change del MIT. “Ma non accadrà da un giorno all’altro”, aggiunge Paltsev.
E nel frattempo, i caricabatterie e la tecnologia delle batterie dei veicoli elettrici potrebbero essere difficili da sostituire quando e se inizierà a sorgere un’infrastruttura di rifornimento di idrogeno per i veicoli più grandi.
È quindi giunto il momento di dimenticare le auto a idrogeno? Come dice de Cock, “pensiamo che il mercato abbia già deciso”.
