Auto a idrogeno, il futuro arriva dal passato

Arrivano nel 2015. A prometterlo sono molti dei colossi dell'automobile, da Mercedes a Toyota, da Honda a Hyundai. Stiamo parlando delle auto fuel cell, in italiano celle a combustibile o pile a combustibile. O più semplicemente vetture a idrogeno. Dichiarazioni che molti prendono con scetticismo considerato che appena un decennio fa l'avvio dell'era dell'idrogeno sembrava scontata. Eppure a rileggere la storia sembrerebbe plausibile l'inizio dell'epoca dei modelli con vapore acqueo dagli scarichi, seppure in volumi limitati e circoscritti a poche realtà. Una storia scritta da inventori visionari e investitori miliardari, di annunci eclatanti e promesse deluse, di innovazioni geniali e flop imbarazzanti, di competizioni agguerrite e alleanze inaspettate.

L'INTUIZIONE DI TALETE

“L’acqua è tutto” sosteneva Talete di Mileto nel 600 a.C. Pensiero non troppo lontano dalla verità visto che l’idrogeno (dalle parole greche “acqua” e “generare”) è parte preminente dell’acqua (H2O), costituisce circa il 75% della massa dell’universo e il 90% delle sue molecole. La conferma scientifica all'intuizione del filoso greco arriva nel 1766 con Henry Cavendish che riesce a isolare “l’aria infiammabile” che pochi anni dopo Antoine Lavoisier ribattezza come idrogeno e riconosce come gas biatomico H2. Passano altri 70 anni e il chimico William Grove sviluppa una batteria a gas voltaico che miscela idrogeno e ossigeno per ricavare elettricità e acqua. Mezzo secolo più tardi (1889), Ludwig Mond e Carl Langer perfezionano l'invenzione di Grove e la battezzano fuel cell.

LA CONQUISTA DELLO SPAZIO

Le scoperte dei secoli precedenti sono sfruttate per il riscaldamento, l’illuminazione e in diverse applicazioni industriali, mentre nei trasporti l'idrogeno diviene noto nell'aviazione come alternativa all'elio per i dirigibili. Un uso terminato con il drammatico incidente dello Zeppelin nel 1937 a Lakehurst, nel New Jersey. Nel frattempo l'H2 è impiegato in diverse soluzioni sperimentali per muovere trattori, treni e aeroplani. Esperimenti che consentono di affinare le tecnologie, come il
primo “booster a idrogeno” di Frazer (1918), il carburatore elettrolitico di Garrett (1935) o l'efficiente “cella” di Bacon (1959) che apre le porte alle avventure spaziali della NASA per le missione Gemini e Apollo, fino alle più recenti spedizioni degli Space Shuttle.

L'ERA DEGLI “INVENTORI”

Nei motori dei veicoli l'idrogeno arriva nei primi decenni del Novecento con soluzioni improvvisate sfruttate soprattutto durante il secondo conflitto mondiale per far fronte alla carenza di combustibili convenzionali. Sparito dalle cronache nel dopoguerra, vi fa ritorno negli anni Sessanta grazie a intraprendenti “inventori”, come il giovane americano che nel 1966 trasforma a idrogeno un pick-up Ford Model A. Di quegli anni è pure l'Electrovan, pulmino della General Motors con 32 moduli fuel cell da 160 kW capaci di muovere il veicolo a 110 km/h per un'autonomia di 70-95 km a gas compresso o di 160-240 a idrogeno liquido. Per contro, il sistema pesa 3.400 kg, occupa l'intero vano di carico del furgone e ha una durata limitata. L'idea, però, è buona e uno dei sui ideatori, l'austriaco Karl Kordesch, la sfrutta nel 1970 per convertire ad H2 un'Austin A-40 usata. Un esperimento divenuto celebre per le sei bombole da sub utilizzate per stivare l'idrogeno e per la soluzione ibrida di alimentazione del motore elettrico, composta dalle celle da 6 kW abbinate a normali batterie al piombo.

L'INTERESSE PER L'IDROGENO

L'interesse per l'idrogeno cresce negli anni Settanta, complice la crisi petrolifera del 1973 che evidenzia la dipendenza del mondo dall'oro nero e le teorie di Marion King Hubbert, geologo che nel 1956 ha profetizzato il declino dell'estrazione del petrolio a partire dagli anni Settanta. Una
visione nota per il celebre grafico del Picco di Hubbert e resa più drammatica dall'allarme del Club di Roma, associazione no-profit, di scienziati, economisti e uomini d'affari, che mette in guardia sul progressivo esaurimento delle risorse del pianeta, in particolare del greggio. Preoccupazioni che danno vita nel 1973 alla prima Conferenza internazionale sull'idrogeno a Miami, alla fondazione dell'International Association for Hydrogen Energy e alla rivista Internationale journal of Hydrogen Energy. Di quegli anni sono pure la costituzione degli “Hydrogen Romantic”, gruppo attivo nella promozione dell'H2, e i primi finanziamenti di USA e Comunità europea per la ricerca nel settore. A muoversi sono anche i costruttori d'auto, in particolare Toyota e Daimler, con quest'ultima che presenta al Salone di Francoforte del 1975 un pulmino a idrogeno che, come l'antesignano GM, ha tutto il vano posteriore occupato dalle celle. Ad avviare la sperimentazione sono pure alcuni scienziati sovietici, che convertono due Fiat e una Moskovich, e la BMW, che nel 1979 assembla la prima auto a idrogeno liquido al quale seguiranno altri tre prototipi nei tre lustri successivi.

I WANKEL H2 DI MAZDA

Passata indenne la seconda crisi petrolifera del 1979, il mondo sembra disinteressarsi della
propulsione ad idrogeno negli anni Ottanta, durante i quali l'impiego appare circoscritto a veicoli
più grandi, come autobus e camion. Unica proposta di rilievo arriva da Mazda che nel 1986 avvia
un progetto che porta alla HR-X (Hydrogen Rotary Experimental). Un prototipo esposto al Salone di Tokyo del 1991 che abbina l'alimentazione H2 al motore rotativo Wankel da un litro con il risultato di 190 km di autonomia e 130 km/h di velocità. Prestazioni che saranno battute (230 km e 145 km/h) dalla HR-X2 presentata nel 1993, sempre a Tokyo, e confermate dalla successiva Miata (la MX-5) a idrogeno con unità Wenkel da 1,3 litri.

LA CRISI AMBIENTALE

Le crescenti preoccupazioni sul riscaldamento globale dovuto alla combustione dei derivati dal petrolio e le conseguenti normative antinquinamento che diventano sempre più stringenti ridanno slancio alla ricerca sull'H2. Come negli anni Sessanta, i primi ad attivarsi sono piccole realtà. Nel 1991 Roger Billings converte una Ford Fiesta per la consegna della posta, due anni più tardi il magnate John Perry spende 3,4 milioni di dollari per trasformare una piccola due posti con carrozzeria in plastica della Consulier Industries in una fuel cell con autonomia di 95 km e velocità di 95 km/h. In realtà, i centri di ricerca della case automobilistiche sono più che mai impegnati nello sviluppo di concept a idrogeno, sospinte pure dai piani governativi per promuovere la nuova tecnologia, come quelli del Giappone che stanzia nel 1993 due miliardi di dollari, il programma della Comunità europea Hydrogen del 1997 e il corrispettivo piano americano.

LE “STELLE” NECAR

I marchi più intraprendenti sono sempre Toyota e Mercedes, con quest'ultima che realizza nel 1994 la Necar 1 (New Electric Car), primo modello H2 di una lunga serie. Realizzato sulla base del furgone “MB 100”, ha come l'antesignano l'aria di carico “invasa” da celle e altre apparecchiature. Due anni più tardi debutta la Necar 2 su base Classe V con fuel cell all'interno del tetto rialzato e autonomia di 250 km. Un modello innvotivo che il quotidiano The Economist definisce la “prima macchina al mondo alimentata a celle a combustibile”. Dal 1997 le Necar assumono le sembianze della Classe A con la “3” che ha celle a metanolo e reformer. Soluzione, quest'ultima, che consente di produrre l'H2 a bordo del veicolo, riduce i costi e i limiti d'autonomia, nonché fornisce buone prospettive future poiché al posto del metanolo si potrebbe usare il metano (CH4) evitando la costruzione di una rete ex novo di rifornimento a idrogeno. In compenso gli ingombri del sistema obbligano a limitare i posti a due. Con la “4”, che richiede investimenti per 1,4 miliardi di dollari, si passa all'idrogeno liquido e l'autonomia cresce fino a 450 km, mentre la velocità è di 145 km/h. L'ultima della serie, la “5” approda nel 2000 e segna il ritorno al metanolo, ma con sistema ospitato nel sottoscocca lasciando libero l'abitacolo.

INIZIA L'ECONOMIA H2

A sfidare Mercedes sono in molti, tanto che nella seconda metà degli anni Novanta le novità H2 si susseguono, soprattutto per merito dell'industria giapponese che offre la Toyota Rav 4 FCVE (175km di autonomia), la Nissan FCV con reformer a metanolo e la Mazda Demio FC-EV che abbina le celle con un ultracondensatore capace di recuperare energia in frenata. Ultima ad proporsi nel 1999 e Honda svelando a Tokyo la FCX-V1 e la FCX-V2 con reformer a metanolo. Doppia presentazione anche per la Opel al Salone di Parigi del 1998, con le concept su base Zafira con tecnologia reformer a metanolo e, per la HydroGen 1, a idrogeno liquefato che consente percorrenze di 400 km. La rivale Ford espone a Detroit 1999 la P2000, concept dal design insolito con autonomia di 100 km a idrogeno compresso, ma che promette di farne 480 km sfruttando la forma liquida. Tra chi avvia progetti H2 sul finire del decennio ci sono pure Renault e Peugeot che insieme firmano un accordo con l'italiana De Nora per lo sviluppo delle fuel cell. Una serie di proposte che sembrano prospettare un'imminente commercializzazione, ipotesi supportata pure dalle dichiarazioni dei responsabili delle case che annunciano il debutto sul mercato per il primo lustro del nuovo millennio. A illudere sono pure l'inaugurazione il 13 gennaio 1999 del primo distributore europeo a idrogeno ad Amburgo, seguito poco dopo da uno all'aeroporto di Monaco che eroga H2 allo stato liquido e gassoso, e alcuni piani ambiziosi. Tra questi è da ricordare quello islandese che si prefigge di diventare la prima economia del mondo fondata sull'idrogeno.

LE CRITICHE ALLA TECNOLOGIA

Varcato il secolo l'era dell'idrogeno appare dietro l'angolo dove, però, si nascondono pure le critiche alla tecnologia. Le più severe affermano che l'idrogeno non sarebbe altro che un espediente di marketing per assicurare le vendite future di auto grandi, più redditizie, anziché optare per modelli più piccoli e leggeri che consentono realmente di tagliare le emissioni. L'assenza di CO2 allo scarico, infatti, sarebbe realizzabile soltanto producendo H2 con energia proveniente da fonti rinnovabili, mentre al momento si crea con processi di trasformazione di combustibili fossili che generano emissioni di gas serra e inquinanti. L'unico vantaggio, quindi, sarebbe di spostare il problema delle emissioni inquinanti dalle città ai luoghi di produzione, mentre in tema di effetto serra non cambierebbe molto. Anzi, potrebbe incentivare l'uso di risorse altamente gravose per l’ecosistema Terra, come il carbone, per avere H2 a basso costo. A queste si aggiungerebbero le questioni legate ad alcuni elementi necessari per costruire le fuel cell, come il platino che è scarso, caro e richiede metodi estrattivi dannosi per l'ambiente.

L'IDROGENO CORRE VELOCE

Le accuse alla tecnologia, per altro in buona parte superabili, non arrestano lo sviluppo di nuovi
prototipi. Dal 2000 le presentazioni ai diversi saloni si susseguono rapidamente, tanto da rendere impossibile fare un elenco dettagliato delle nuove concept, sempre più efficienti e con autonomie superiori. A titolo di esempio citiamo le Ford Th!nk FC 5 su base Focus e Edge, le Opel HydroGen 3 e 4, le GM Precept e Hy-wire, le Mercedes F-Cell di Classe A e B e F600 Hygenius, le JeepCommander II e Treo Fuel Cell o le proposte del Gruppo Volkswagen, come Bora Hy-motion e Hy-power, la space up! Blue o le Audi A2HA, Q5 e Q7. Ma all'elenco si possono aggiungere anche i numerosi prototipi di Peugeot (in particolare la 207 Epure del 2006), Fiat (la Seicento e la Panda Hydrogen del 2003 e del 2005 e la Phyllis del 2008) e delle orientali Mazda, Nissan, Suzuki, Mitsubishi, Toyota, Kia e Hyundai. Costruttore, quest'ultimo, che per primo ha iniziato la produzione in serie della ix35 FCEV. A sottolineare la rivoluzione in atto arrivano pure i record di velocità segnati dalla Ford Fusion Hydrogen 999 Fuel Cell Race Car (333,38 km/h nel 2007) e del “missile” terrestre Buckeye Bullet 2 (461,038 km/h nel 2008).

I PIANI BMW E HONDA

Tra i progetti del nuovo secolo i due che lasciano maggiori tracce sono quelli di BMW e Honda. Il marchio tedesco avvia nel 2000 il programma “energia pulita” che segna il culmine della ricerca iniziata nel 1979 con la 750hL. Un modello che, a differenza della concorrenza, utilizza l'idrogeno liquido criogenico per alimentare direttamente un motore tradizionale. Una soluzione più semplice, meno costosa e leggera e che può contare sull'affidabilità di oltre un secolo di sviluppo tecnologico delle unità a combustione. Dopo la produzione di diversi esemplari dimostrativi la strada sarà abbandonata per problemi di autonomia (circa 250 km) e di stivaggio dell'H2 e BMW si convertirà alle fuel cell, ora più economiche e affidabili. La casa giapponese propone diversi concept, come la FCX-V3 del 2000 e la FCX-V4 a idrogeno liquido del 2001, ma entra nella storia per essere il primo marchio a consegnare nel 2004 un modello fuel cell, la FCX, a un privato, la famiglia Spallino di Redondo Beach in California. Altri successi Honda sono la commercializzazione nel 2008, sempre in California, della FCX Clarity con un leasing triennale di 600 dollari/mese e la realizzazione di stazioni di rifornimento domestiche che producono idrogeno dal gas naturale o da pannelli fotovoltaici prodotti dalla stessa casa.

CRISI E SPERANZE FUTURE

Nei primi anni del terzo millennio, dunque, le prospettive per le auto a idrogeno sono ottime e supportate da annunci rassicuranti, come quelli di General Motors che 2004 dichiara di volere vendere un milione di fuel cell entro il 2010. D'improvviso, però, l'H2 esce dalle cronache e i prototipi a celle a combustibile vengono sostituiti da quelli elettrici o ibridi. Qualche responsabile delle case automobilistiche giustifica l'inversione di tendenza con la carenza di una rete di distribuzione (oggi le stazioni a idrogeno nel mondo sono circa 250) e del mancato supporto, anche economico, da parte delle istituzioni. Per altri le cause sono da rilevarsi negli ancora troppo alti costi di produzione, tanto che alcuni modelli hanno un listino stimato di circa 400.000 dollari, e nell'arrivo della crisi economica del 2008 che ha costretto il settore a riversarsi sui più competitivi modelli a batterie. Tutti ostacoli che nei prossimi anni dovrebbero attutirsi grazie anche a numerosi accordi tra i costruttori. Un alleanza che dovrebbe consentire, analogamente a quanto avvenuto con la mobilità elettrica, la ripartenza dell'era dell'idrogeno.