Il disastro dell’Hindenburg non uccise solo 36 persone a Lakehurst, nel New Jersey, il 6 maggio 1937. Ha ucciso per decenni la fiducia del pubblico nell’idrogeno. Il dirigibile era letteralmente un dirigibile di gas. L’idrogeno è l’elemento più semplice dell’universo: un protone, un elettrone, l’atomo più leggero che esista. Contiene anche un pugno violento. Quando mescoli il carburante più leggero con l’ossigeno e aggiungi una scintilla, ottieni un vasto rilascio di energia. Il pubblico ha visto quell’energia rilasciata nel fuoco e nel metallo contorto.
La paura prese il sopravvento. Il “fattore paura dell’idrogeno” è diventato un elemento permanente nella psiche culturale. Per molto tempo nessuno volle toccare quella roba con un palo lungo tre metri.
Ora, siamo di fronte a un diverso tipo di crisi. Le scorte di petrolio si stanno restringendo. Le emissioni stanno soffocando il cielo. I ricercatori nel campo dell’energia stanno tornando all’idrogeno con occhi nuovi. Promette un’alternativa pulita. Nessun gas serra. Solo vapore acqueo e calore come sottoprodotti. Ha la più alta produzione di energia in termini di peso di qualsiasi carburante disponibile. È anche abbondante. Puoi estrarlo dal gas naturale o dividerlo dall’acqua.
Ma c’è un problema. Ci stiamo ancora chiedendo se le auto a celle a combustibile a idrogeno siano effettivamente sicure. E, cosa ancora più importante, come lo usi? La tecnologia esiste, ma gli ostacoli sono ripidi.
Il problema dello spazio di archiviazione
Il problema principale non è generare idrogeno. Lo sta memorizzando. Per ottenere un’autonomia significativa da un’auto a idrogeno, hai bisogno di molto gas. La compressione dell’idrogeno richiede una pressione immensa. La maggior parte dei sistemi attuali comprimono il gas a 700 bar. Sono circa 10.000 libbre per pollice quadrato.
Gestire tale pressione introduce nuovi rischi. Non hai più a che fare solo con un gas infiammabile. Hai a che fare con una bomba compressa. I carri armati devono essere incredibilmente forti. La fibra di carbonio avvolta attorno a un rivestimento in plastica è oggi la soluzione standard. È costoso. È pesante. Ed è complesso produrlo su larga scala.
Infrastruttura di rifornimento
Dove fai il pieno? Non ci sono stazioni di idrogeno. Non proprio. La rete è scarsa. Potresti trovare una pompa in California, forse in Giappone o in Germania. Ma nella maggior parte del mondo sei sfortunato. Questo divario infrastrutturale crea un problema dell’uovo e della gallina. La gente non comprerà le auto senza stazioni. Le aziende non costruiranno stazioni senza automobili.
Costruire stazioni è costoso. Le pompe devono gestire l’erogazione ad alta pressione in modo sicuro. Hanno bisogno di sistemi di sicurezza specializzati che le stazioni di servizio non richiedono. Il costo per costruire una singola stazione di idrogeno può ammontare a milioni di dollari. Confrontalo con una pompa di benzina standard o anche con un caricabatterie elettrico.
La questione dell’efficienza
Poi c’è il dibattito sull’efficienza. I veicoli a celle a combustibile a idrogeno sono spesso pubblicizzati come più puliti dei veicoli elettrici a batteria (BEV). Ma i conti diventano torbidi. Devi prima generare l’idrogeno. L’elettrolisi utilizza l’elettricità per dividere l’acqua. Questo processo perde energia. Quindi lo comprimi. Poi lo trasporti. Quindi lo metti in una cella a combustibile per trasformarlo nuovamente in elettricità per azionare il motore.
Ogni passo aggiunge perdita. I veicoli elettrici a batteria si caricano direttamente. Meno passaggi di conversione. Meno energia sprecata. Le celle a combustibile a idrogeno offrono un vantaggio diverso: rifornimento rapido e autonomia più lunga. Ma nel complesso
L’idrogeno non è una fonte. È un corriere.
Pensa all’elettricità. Non puoi bruciare elettroni in un pistone. Ma si genera elettricità bruciando carbone, gas o petrolio. Quella elettricità viaggia verso la tua presa. L’idrogeno funziona allo stesso modo. Contiene l’energia creata durante la produzione.
Questa distinzione è importante perché l’idrogeno ha bisogno di input. Dobbiamo mettere energia per farla uscire.
Confrontalo con il petrolio. Il petrolio richiede trivellazione. Pompaggio. Raffinazione. Spedizione. È una catena di approvvigionamento disordinata e geopoliticamente carica. L’idrogeno ci consente di produrre carburante localmente. Elude il conflitto geopolitico legato alle riserve petrolifere.
Il problema del metano
Lo standard attuale è in fase di riforma. Nello specifico, il reforming del metano.
Bruciamo gas naturale per separare l’idrogeno dagli idrocarburi. È il metodo più praticabile oggi. È anche sporco.
Siamo tornati al punto di partenza per quanto riguarda le emissioni di gas serra (GHG). L’auto non emette nulla. Ma il processo di produzione brucia combustibili fossili. Rilascia gas serra. Il trasferimento è pulito. La creazione no.
Percorsi produttivi puliti
L’elettricità pulita esiste. Energia idroelettrica. Vento. Solare.
L’idrogeno può essere prodotto allo stesso modo. I ricercatori stanno testando l’elettrolisi alimentata da fonti rinnovabili. Alcuni gruppi utilizzano addirittura microbi che mangiano le alghe. I microbi espellono l’idrogeno come rifiuto.
Questi metodi evitano completamente di bruciare combustibili fossili. Sono ancora in fase di valutazione per l’affidabilità. Ma offrono un percorso verso un carburante veramente pulito.
Come funzionano le celle a combustibile
Gli ingegneri automobilistici hanno costruito celle a combustibile a idrogeno per risolvere il puzzle di stoccaggio e utilizzo.
Queste celle utilizzano la conversione elettrochimica. L’idrogeno è diviso. Protoni ed elettroni sono separati. Questa divisione genera elettricità.
Gli elettroni fluiscono attraverso un circuito esterno. Questo alimenta il motore. I protoni e gli elettroni si ricombinano con l’ossigeno. L’unico sottoprodotto è l’acqua.
Una singola cella non produce energia sufficiente per una berlina. Gli ingegneri li impilano. Gli stack di celle a combustibile aumentano la tensione e la corrente. Metti insieme abbastanza pile e l’auto si muove.
Mal di testa legati allo spazio di archiviazione
Lo stoccaggio dell’idrogeno a bordo è il collo di bottiglia.
Esistono due metodi. Gas altamente pressurizzato. O liquido estremamente freddo. Idrogeno criogenico.
I serbatoi pressurizzati funzionano alla pompa. Sono pesanti. Ingombrante.
L’idrogeno liquido richiede un sistema di bordo per mantenerlo congelato. Questo sistema aggiunge peso. Il peso uccide l’efficienza. Il veicolo deve trasportare l’infrastruttura di raffreddamento ovunque. Non è pratico per gli attuali veicoli di consumo.
Il fattore paura
La ricerca continua. Gli ingegneri stanno ottimizzando lo spazio di archiviazione. Stanno perfezionando gli stack.
Ma c’è un elemento umano. Paura pubblica.
Le persone immaginano l’idrogeno come la benzina. Esplosivo. Volatile. Immaginano che uno sfondamento del paraurti trasformi la loro auto in una palla di fiamme incandescenti.
La scienza potrebbe decifrare la fisica. Ma se gli automobilisti si rifiutano di acquistare l’auto perché pensano che esploderà, la tecnologia fallisce. Il prossimo passo non è solo l’ingegneria. È psicologia.
Perché l’idrogeno è effettivamente più sicuro della benzina
La paura dell’idrogeno è in gran parte un bagaglio storico. In pratica, l’idrogeno è spesso più sicuro dei combustibili a base di carbonio che attualmente circolano nei nostri serbatoi di gas. La benzina liquida si rovescia e si diffonde. Si aggrappa. Quando si accende, produce cenere calda e un intenso calore radiante che brucia tutto ciò che si trova nelle vicinanze. L’idrogeno non lo fa. L’idrogeno puro brucia senza carbonio, senza creare ceneri calde e generando pochissimo calore radiante.
C’è anche la fisica dalla sua parte. Se l’idrogeno fuoriesce, non si accumula sul terreno. Sale rapidamente nell’atmosfera. Ha meno tempo per accumularsi e bruciare rispetto a un carburante più pesante come il propano o il vapore di benzina.
Sfatare il mito di Hindenburg
Sia i sostenitori che gli oppositori del combustibile a idrogeno si impadroniscono del disastro di Hindenburg. Gli oppositori lo definiscono un ammonimento. I sostenitori sostengono che in realtà si tratta di un’esenzione per l’idrogeno.
Il disastro non è stato causato dall’idrogeno stesso. Era la polvere di alluminio che ricopriva la pelle del dirigibile per riflettere la luce solare, un materiale equivalente al carburante per missili. Il tessuto di cotone è stato impermeabilizzato con acetato altamente infiammabile. Quando è scoppiato l’incendio, le fiamme dell’idrogeno si sono accese verso l’alto perché il gas è molto leggero. Ciò lasciò i passeggeri sottostanti relativamente indisturbati. Trentacinque dei 36 decessi furono causati dal salto dei passeggeri dal dirigibile. Tutti quelli che rimasero a bordo sopravvissero.
La sfida dello stoccaggio: acciaio contro compositi
Il vero ostacolo non è la sicurezza nell’uso. È spazio di archiviazione. Abbiamo bisogno di carri armati che non diventino ammonimenti in caso di incidente. Cosa rende il miglior serbatoio di stoccaggio per evitare che l’idrogeno esploda in un incidente stradale?
L’acciaio è un’opzione. Questi serbatoi sono abbastanza robusti da trasportare il gas idrogeno in modo affidabile. In caso di incidente, un serbatoio in acciaio può resistere all’impatto senza perforarsi o rompersi. Ma c’è un problema. L’idrogeno è leggero e meno denso della benzina. Per contenere carburante sufficiente per un’autonomia ragionevole, un serbatoio in acciaio dovrebbe essere molto più grande di un serbatoio di gas convenzionale. Sarebbe anche pesante. Quel peso uccide l’efficienza energetica.
Materiali avanzati e idruri metallici
I materiali compositi sembrano più promettenti dell’acciaio. I serbatoi in polietilene sono leggeri e possono essere modellati per adattarsi al telaio di un’auto. Sono progettati per polverizzare : assorbono l’energia dell’impatto riducendosi in polvere, rilasciando apparentemente l’idrogeno in modo sicuro nell’atmosfera.
L’idrogeno può infine essere immagazzinato in materiali che intrappolano l’elemento e lo rilasciano solo quando necessario. L’idruro metallico è una di queste tecnologie. Alcuni metalli intrappolano le molecole di idrogeno nel loro reticolo strutturale. L’idrogeno rimane al sicuro finché il metallo non viene riscaldato, a quel punto rilascia il gas. Ciò è particolarmente interessante perché il calore necessario per rilasciare l’idrogeno potrebbe provenire dal calore di scarto prodotto dalla cella a combustibile stessa.
Il “fattore paura dell’idrogeno” non ferma la ricerca. Se il mondo fosse davvero a corto di petrolio, questi timori potrebbero essere accantonati. La tecnologia si sta evolvendo, ma le infrastrutture stanno ancora recuperando terreno.
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- Home page dell’Efficienza energetica e delle energie rinnovabili (EERE) del DOE statunitense
-Istituto delle Montagne Rocciose - Trasmissione radiofonica del disastro di Hindenburg presso gli archivi nazionali
Fonti
- Edwards, Peter P. “La nostra paura delle stazioni di rifornimento di idrogeno”. I tempi. 21 aprile 2008.
- Kruszelnicki, Karl S. “Hindenburg e l’idrogeno”. Compagnia radiotelevisiva australiana. 2004.
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- “Veicoli a celle a combustibile”. Commissione per l’energia della California.
- “Stoccaggio carburante”. Università di Princeton.
- “Come funzionano: celle a combustibile PEM.” Fuel Economy.gov.
- “Fatti sull’idrogeno”. Consiglio per l’energia dei consumatori d’America. 2003.
- “Produzione e distribuzione di idrogeno”. Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili. 1 giugno 2007.
- “L’idrogeno è pericoloso?” Istituto delle Montagne Rocciose.
- “Idruri metallici”. Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. 6 novembre 2006.
- “Scene dall’inferno: Herb Morrison – Disastro di Hindenburg, 1937.” Archivi nazionali.
