Ragionevoli e pesanti dubbi Sui 665 milioni di Euro per “Idrogeno e celle a combustibile” FCH 2 JU

Lorenzo Matteoli
14 luglio 2014

Anche quest’anno il Consiglio dell’Unione Europea investirà 665 milioni di Euro nella ricerca per le celle a combustibile ovvero per quei dispositivi che trasformano idrogeno in energia elettrica. Energia elettrica con la quale far funzionare motori elettrici per muovere automobili, autobus o camion.
Il sogno di Sir William Grove, che oramai ha più di 170 anni, di un combustibile che sostituisca la benzina o il gas naturale o il diesel per garantire la mobilità di uomini e cose sul Pianeta, economicamente e senza inquinamento.
Un sogno impossibile, finanziamenti destinati a non dare risultati utili.
Ecco i numeri che sanciscono la condanna dell’idrogeno come energy currency per le auto.

L’idrogeno non si trova in natura, va prodotto e per produrlo ci sono quattro processi:

a. dal carbone con un rendimento del 50% e un’enorme produzione di CO2
b. dalla biomassa con un rendimento del 50% e un’enorme produzione di CO2;
c. dal gas naturale con un rendimento del 70% e un’enorme produzione di CO2;
d. mediante elettrolisi dell’acqua con un rendimento del 70% e un grande consumo di energia elettrica;

Quintum non datur.

In una strategia ambientalmente corretta i primi tre metodi sono da escludere se poi sono associati a tecnologie per la cattura della CO2, come è imprescindibile che siano per rispettare la sindrome da gas di serra corrente, hanno costi insostenibili.
L’unico processo ambientalmente accettabile per produrre idrogeno è quindi l’elettrolisi dell’acqua, a patto che l’elettricità sia prodotta da solare fotovoltaico, solare termico ad alta temperatura, eolico, idroelettrico o elettronucleare.
Disconoscendo l’inquinamento delle tecnologie necessarie come assolutamente e comunque inevitabile e ammettendo, impropriamente, la qualifica di rinnovabile al nucleare.
A questo punto si ha lo snodo letale: il confronto fra le auto a idrogeno e celle a combustibile e le auto elettriche a batterie di terza o quarta generazione (dopo la liberazione dei brevetti Tesla).
I numeri non lasciano spazio a nessuna illusione. In un’auto a cella combustibile alimentata da idrogeno prodotto con energia elettrica primaria di origine fluente su 100 unità energetiche di energia primaria immesse nel sistema solo 20-23 arrivano alle ruote (cfr Ulf Bossel et al. http://www.efcf.com/reports/E21.pdf).
In un’auto elettrica a batterie con recupero di energia dalla frenata su 100 unità di energia elettrica primaria immesse nel sistema 70 arrivano alle ruote. In termini di efficienza si tratta di una differenza del 300-330 % circa.
Non ci sono speranze di poter recuperare questa differenza percentuale ottimizzando la tecnologia delle celle a combustibile di qualche punto percentuale o del sistema infrastrutturale che lo deve supportare.
Per l’auto si tratta di una tecnologia condannata. Game over.

Correttamente nel 2012 l’ing. Marchionne disse che la Fiat abbandonava la ricerca sull’auto a celle combustibili perché “non aveva senso” queste le precise parole.

Ci sono poi una serie di altri problemi:
. i serbatoi dell’idrogeno sull’auto di famiglia: enormi per una autonomia decente se si impiega idrogeno gassoso, e a pressioni elevatissime se si impiega idrogeno liquido. La pressione è spaventosa, 690.84 atmosfere, 6900.84 metri di colonna d’acqua, oppure un impianto criogenico completo capace di controllare temperature di 20° Kelvin (che sono 253 °C o -423.67 °F).
. la rete di rifornimento delicatissima data la pericolosità dell’idrogeno che può facilmente formare miscele esplosive e l’impossibilità pratica di azzerare il leakage;
. lo stoccaggio e il trasporto per località non raggiungibili dall’idrogenodotto;
. le perdite dal sistema di iniezione dell’idrogeno nella singola cella e dalla cella all’ambiente di nuovo praticamente impossibili da azzerare;
. i tempi per il riempimento di serbatoi ad alta pressione o a bassissima temperatura sono lunghi e l’operazione è delicata;
. il costo industriale delle celle a combustibile è di circa di 1000 Euro per KW di potenza rispetto al costo di 30 Euro per KW di potenza di un normale motore a combustione interna. Solo il motore dell’auto a celle a combustibile verrebbe a costare da 30 a 40 mila Euro.
Per la maggior parte di questi problemi, e dei molti altri che l’economia dell’idrogeno comporta, non ci sono soluzioni aggredibili da progetti di ricerca: siamo già ai limiti termodinamici teorici e tecnologici dei rendimenti fisici e problemi come la pressione economicamente necessaria per l’idrogeno gassoso e la temperatura/pressione dell’idrogeno liquido non ammettono soluzioni semplici per i serbatoi. Anche a valle di milioni di Euro di ricerca e sviluppo. Sarebbe come finanziare miliardi di ricerca per abbassare la temperatura di congelamento dell’acqua. Saranno sempre serbatoi grandi, pesanti e costosi. 
L’idrogeno a temperatura ambiente, a parità di energia trasportata, ha un volume tre volte maggiore rispetto al gas naturale, inoltre l’H2 accelera la comparsa di crepe nel acciaio (imbibimento da idrogeno), che aumenterebbe i costi di manutenzione, le perdite, i costi materiali e il pericolo di esplosioni dovute alla formazione di miscele esplosive ossigeno/idrogeno.
Discussione.
Per quanto possa dispiacere l’abbandono di un sogno, questo è necessario quando sia dimostrata la sua impossibilità. 
L’auto a celle a combustibile non ha futuro, non ci sarà mai una rete di infrastruttura economicamente praticabile per il suo supporto sul territorio, non ci sarà mai un mercato aggredibile rispetto ad alternative già oggi operative come l’auto elettrica a batterie, non ci sarà mai un mercato disposto a spendere il 350% in più per l’energia di funzionamento e a spendere il 300% in più per l’investimento iniziale.
Non ci sarà mai una infrastruttura capace di produrre idrogeno nei volumi necessari alla mobilità sul territorio (il 30% della conversione nazionale): i chilometri quadrati di superfici fotovoltaiche, le centinaia di migliaia di generatori eolici, le decine di centrali nucleari per fornire il 350% in più di energia elettrica di quella che richiede la concorrenza dell’auto elettrica a batterie, sono una follia.
Non ci saranno mai serbatoi di dimensione, peso e costo accettabili capaci di contenere una quantità di idrogeno (liquido o gassoso) consistente con l’autonomia minima commerciale necessaria di una vettura familiare media.
Il tutto in un arco di tempo che deve essere inferiore ai venti anni. In un paese che ha dei problemi a smaltire l’immondizia domestica.
Ulf Bossel nel suo illuminante documento “Does a Hydrogen Economy Make Sense?” a valle del diagramma nel quale dimostra che per 100 unità di energia elettrica (da fonti rinnovabili) immessa nel ciclo, l’auto a celle combustibili può restituire solo 19 unità energetiche (se a idrogeno liquido) o 23 unità (se a idrogeno gassoso) mentre l’auto elettrica con freni a recupero ne restituisce 69, conclude con questa affermazione:

“La discussione sull’economia dell’idrogeno aggiunge solo irritazione al dibattito energetico. Dobbiamo concentrare la nostra attenzione su soluzioni energeticamente sostenibili. La istituzione di una economia “elettrica” efficiente dovrebbe diventare obbiettivo comunemente accettato.
[…]
Continuando a inseguire l’idea dell’idrogeno rischiamo di perdere l’occasione di affrontare la sfida di un futuro energeticamente sostenibile.
La domanda posta nel titolo “Ha senso una economia dell’idrogeno?” può avere una sola chiara risposta: “Non l’avrà mai.”
Tuttavia applicazioni di nicchia possono essere risolte dall’idrogeno, ce ne sono molte e varrebbe la pena considerarle.”

Una legittima curiosità
A questo punto si pone un quesito fondamentale: come mai l’Unione Europea continua a finanziare con milioni di Euro una ricerca che non avrà mai, per l’automobile, risultati economicamente e ambientalmente applicabili?
Nella speranza che il mercato delle celle a combustibile per tecnologie spaziali diventi un mercato da milioni di items? Improbabile.
Le industrie dell’auto abbandonano o hanno abbandonato l’idea e si concentrano sull’auto elettrica di quarta o quinta generazione (dopo la liberazione dei brevetti Tesla).
La mia idea, e vorrei essere smentito, è che ci sia una potente lobby che sfrutta, con deliberata astuzia, questo filone di ricerche per il quale il Consiglio della Unione Europea è incapace di trovare una competenza critica che l’assista nel ridefinire la strategia dei suoi finanziamenti.
Non mi dispiacerebbe vedere una verifica effettiva, condotta da istituti non condizionati dalla lobby delle Fuel Cells, dei prodotti delle ricerche finanziate dal Consiglio dell’Unione Europea in questi ultimi 8 anni sul progetto “Idrogeno e celle a combustibile” del progetto FCH 2 JU.

PS 14 Luglio 2014

Sono andato al seminario FAST il 14 luglio (data storica) sul bando del Consiglio d’Europa per la seconda fase delle ricerche sulle celle a combustibile (idrogeno) e ho educatamente proposto due commenti:

  1. nonostante la provata impossibilità di applicare tecnicamente ed economicamente (nonché con vantaggio ambientale) le celle a combustibile per veicoli e trasporti il finanziamento Europeo di 665 milioni di Euro prevede ancora una quota del 42% sui trasporti privando quindi gli altri settori di una forte aliquota di risorse. In particolare un settore che forse avrebbe vera priorità che è quello del bilanciamento delle reti elettriche (cfr Ulf Bossel);
  2. Manca al piano delle ricerche EU un quadro macroeconomico di riferimento: come si produrrà tutto l’idrogeno che le presunzioni di applicazione su grande scala delle celle a combustibile richiederanno?

 

Il dr. Moreno ha risposto:

 

  1. conosco  Ulf Bossel e l’ho incontrato. La McKinsey ha fatto una ricerca finanziata dalle grandi industrie automobilistiche e ha concluso che il futuro combustibile dei trasporti sarà l’idrogeno.
  2. Quando il petrolio finirà non ci saranno alternative.
  3. Marchionne che aveva detto di abbandonare la ricerca sull’auto a idrogeno perché “non aveva senso”, “ci sta ripensando”, dice il dr. Moreno.

 

Risposte di una sconvolgente banalità e irrilevanza avrei voluto contestare e non ho avuto comunque modo di farlo per l’irritazione del Dr. Pieri della FAST che me lo ha impedito. Il dr. Moreno con grande disinvolta supponenza dice di conoscere Ulf Bossel, ma non dice quali argomenti e quali numeri possono smentire i numeri e gli argomenti di Ulf Bossel. Dice che lo conosce, che ci ha parlato…e allora?  Ulf Bossel resta “unchallenged” anche dal dr. Moreno. Analogamente per l’esito della ricerca McKinsey: non prova nulla. Le industrie automobilistiche non intendono rinunciare alla generosa vacca da mungere rappresentata dai finanziamenti governativi e McKinsey ha dato la risposta conveniente per i suoi clienti. Lo stesso vale per il ripensamento di Marchionne, del quale ripensamento peraltro non ho trovato riscontro documentale. La mia interpretazione del ripensamento di Marchionne, se c’è stato,  è che la ricerca sull’auto a idrogeno non ha senso, ma i milioni del Consiglio d’Europa hanno invece molto senso. Come diceva Andreotti: “…a pensar male si fa peccato, ma quasi sempre ci si azzecca…”

Sul fatto che l’idrogeno sia l’unica alternativa al petrolio ci sarebbe molto da dire quando le auto elettriche (energia primaria fluente) a batteria di 5° generazione sono già oggi una alternativa. Non si capisce perché bisogna trasformare l’energia elettrica primaria di fonte fluente in idrogeno per poi metterlo nelle celle a combustibile per fare l’elettricità che fa funzionare i motori massacrando così l’efficienza del sistema e costringendo le economie a immani spese di capitale per le auto e l’infrastruttura.

 

Per rispettare il dibattito sul bando EU il Dr. Pieri, molto irritato, non mi ha consentito questo breve dialogo e resterò con la curiosità di quella che avrebbe potuto essere la risposta del Dr. Moreno. Il Dr. Pieri e il Dr. Moreno comunque “credono nell’idrogeno” confermando come questa tecnologia sia sostanzialmente basata su un atto di fede.

Forse aveva ragione Ratzinger (Benedetto XVI) nel dire che senza fede  non può esserci scienza.

 

Conclusione.

La lobby dell’idrogeno è fortissima e non intende rinunciare ai milioni di Euro dell’Unione Europea, si spenderanno questi soldi sapremo tutto sulle celle a combustibile che resteranno comunque una tecnologia inutile per i trasporti, anzi dannosa. Ma qualche centinaio di ricercatori camperanno per qualche anno e qualche decina di industrie del settore “automotive” copriranno qualche disavanzo gestionale.

 

Resta consolidato il fatto che la maggior parte degli operatori politici responsabili (ministri della ricerca, ministri dell’energia, primi ministri) sull’idrogeno sono assolutamente ignoranti e alla mercè degli “esperti” delle lobby industriali. Pochissimi politici responsabili sanno e hanno capito le implicazioni del fatto che l’idrogeno non è una fonte di energia ma un vettore di energia e che per produrrre idrogeno ci vuole energia primaria (elettricità di orgine fluente o petrolio) infatti ci vuole molta più energia  (dal 30% al 70% in più) di quella che l’idrogeno restituisce al netto dei rendimenti delle varie conversioni. Una economia dell’idrogeno sarà sempre basata su combustibili fossili oppure su energia nucleare oppure su elettricità di orgine fluente (solare, eolica, idro).

Una ricerca fondamentale manca al piano EU: come si produrrà l’idrogeno necessario ad alimentare le celle a combustibile, quanto costerà produrlo, quali bilanci energetici comporterà. Quanti kilometri quadrati di collettori fotovoltaici, quante migliaia di pale eoliche, quante decine (centinaia) di centrali nucleari.

Informazioni su matteolilorenzo

Architetto, Professore in Pensione (Politecnico di Torino, Tecnologia dell'Architettura), esperto in climatologia urbana ed edilizia, energia/ambiente/economia. Vivo in Australia dal 1993
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4 risposte a Ragionevoli e pesanti dubbi Sui 665 milioni di Euro per “Idrogeno e celle a combustibile” FCH 2 JU

  1. Andrea Aparo von Flüe ha detto:

    Bel pezzo. Quanto scritto, scientificamente corretto, non presenta nemmeno una grinza, per quanto piccola.
    Giusta la domanda finale. Qualcuno della Comunità è in grado di rispondere?

  2. matteolilorenzo ha detto:

    Inoltrerò la domanda a tutti i livelli di competenza che riuscirò a trovare, Grazie!

  3. Claudio bellavita ha detto:

    sei sicuro che non c’entri qualcosa la necessità degli USA a Cape Canaveral e degli europei non mi ricordo dove abbiano la rampa di lancio satelliti in america centrale di disporre di idrogeno a basso costo come propellente? E immagino che sia sempre l’idrogeno il propellente dei missili a lunga gittata

    • matteolilorenzo ha detto:

      La quantità di idrogeno necessaria ai vettori spaziali è minima rispetto ai volumi ipotizzabili per fornire le celle a combustibile per le automobili e le strutture produttive attuali già più che sufficienti per rispondere a quella domanda. Forzando l’auto a idrogeno si forzano in pratica le condizioni per la dipendenza dal nucleare come fonte in grado di fornire l’elettricità necessaria a produrre idrogeno in enormi quantità. La ovvia assurdità di produrre elettricità primaria di origine fluente per produrre idrogeno con il quale alimentare celle a combustibile che producono elettricità per motori auto sfugge ai politici: pochissimi sanno che l’idrogeno non è una fonte ma un vettore energetico e che va prodotto investendo grandi quantità di energia elettrica primaria da fonte fluente. Le infrastrutture per i rifornimenti di idrogeno sono un problema non risolto sia come costi che come sicurezza. Un abbraccio Claudio,
      Lorenzo

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