Con la nuova Mirai Toyota rilancia il ruolo dell’idrogeno come ultima frontiera di energia. Non solo per la mobilità

L’idrogeno arriverà. Ce lo dicono da decenni, ma forse adesso ci siamo davvero e il motivo è semplice: tutti, ma proprio tutti sono d’accordo nel dire che sarà inevitabile ricorrervi. Dunque siamo vicini a quello che Toyota definisce da anni la società dell’idrogeno ovvero un’applicazione olistica al sistema energetico come vettore dell’elemento del quale l’universo è più ricco.

Un’abbondanza che è alquanto visibile anche sul nostro pianeta, ricoperto per 3 quarti di acqua, fonte inesauribile di idrogeno. Anche se il termine "fonte" non è esatto. In quanto vettore, l’idrogeno può essere ricavato dall’acqua e ritorna acqua dopo avere prodotto energia incontrando di nuovo il suo amico più fedele ovvero l’ossigeno evitando che ceda alle lusinghe del carbonio dando vita al nostro nemico numero uno, ovvero la CO2.

Circolare e senza carbonio

Con l’idrogeno si prendono due piccioni con una fava: è un ciclo perfettamente circolare – acqua era e acqua ritornerà – e si decarbonizza la produzione di energia. Il problema è ricavarlo perché, chimicamente parlando, si tratta dell’amicizia più forte che esista. Ecco perché, per separarli ci vuole una grande quantità di energia e, per conservare l’idrogeno, sono necessarie pressioni di centinaia di bar e temperature bassissime.

Idrogeno, la produzione per le fuel cell

Sottoprodotto o a colori

L’idrogeno può essere ricavato come sottoprodotto di processi chimici oppure in modo deliberato ed è di 3 “colori”, a seconda del metodo utilizzato: grigio se ricavato da fonti fossili, blu se ricavato da reforming di metano (o biometano) catturando la CO2, verde se ricavato attraverso elettrolisi dunque scindendo la molecola di acqua. Ma allora che senso ha ricavare un vettore energetico utilizzando energia?

Semplice: per produrre l’idrogeno si utilizza l’energia prodotta in eccesso da fonti rinnovabili che, per loro natura, sono variabili. Creare l’idrogeno non significa consumarla, ma rimane in esso contenuta. Dunque ne è un serbatoio naturale, incentivando la produzione di energie rinnovabili e permettendo di bilanciare il fabbisogno energetico senza avere bisogno di centrali inquinati che devono funzionare ad intermittenza quando la domanda di energia si impenna.

Bilanciamento naturale

Il nostro sistema energetico infatti è surdimensionato per sopportare i picchi, ma per questo è poco efficiente. Con l’idrogeno la logica, i flussi e il dimensionamento mutano radicalmente. Ecco perché il passaggio all’idrogeno è molto più complesso, ma è radicalmente risolutivo, non solo per la mobilità. Quella elettrica azzera le emissioni locali, ma non affronta il tema della produzione di energia.

Nuova Toyota Mirai 2021

Tanto e subito

Rimangono altri due problemi: la densità energetica e i tempi di rifornimento, temi rilevanti per i mezzi di trasporto di dimensioni maggiori. Ci sono settori come il trasporto navale e aereo, il trasporto pesante e i mezzi industriali e da lavoro per quali l’elettrico a batteria o non è pensabile o è altamente inefficiente. Ma producono una parte rilevante della CO2 e devono anch’essi eliminarla.

Tecnicamente, si definiscono settori “hard-to-abate” e sono loro che chiedono a gran voce l’idrogeno all’UE e di inserire l’idrogeno del Green Deal, con il supporto – impensabile fino a poco tempo fa – delle grandi compagnie petrolifere e delle utility energetiche, già pronte a diversificarsi oltre il petrolio. Questa iniziativa si chiama Choose Renewable Energy e a Bruxelles sono pronti ad investire da 180 a 470 miliardi di euro fino al 2050.

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Una quantità di denaro dirompente, capace di creare una nuova industria e una nuova economia. O, come direbbe Toyota, una nuova società. Che non esclude l’elettrico né si mette in competizione con esso. Altrimenti non si spiega perché anche Enel faccia parte di Choose Renewable Energy. La mobilità elettrica assume anzi senso maggiore con l’idrogeno se incentiva la produzione di energia rinnovabile.

Più grande e meglio è

L’idrogeno per la mobilità è logico in modo direttamente proporzionale alla dimensioni e alle distanze. È difficile pensare ad un petroliera o ad un velivolo per voli intercontinentali alimentato a batterie, essenzialmente per una questione di peso e di tempi di rifornimento. La Mirai si fa bastare 5,6 kg di idrogeno per 650 km di autonomia. Se fosse a batteria ci vorrebbero 100 kWh e 800 kg di batteria.

Nuova Toyota Mirai 2021

Volume contro peso

Di contro, per quei 5,6 kg ci vogliono 3 serbatoi per 144 litri complessivi con il vincolo della forma, legato alla pressione di 700 bar. Per un’automobile è una sfida difficile, per un Tir, un bus e un traghetto è un vantaggio. Tra l’altro l’auto ad idrogeno è più economica: la Mirai costerà 65mila euro. Un’elettrica di autonomia analoga ha quotazioni ben diverse e non può rifornirsi in 5 minuti.

L’idrogeno inoltre è modulare. Il nuovo stack della Mirai ha una capacità di 24 litri per 128 kW di potenza con una densità di potenza di 5,4 kW/litro ed ha la forma di un cubetto. Lo stack di precedente generazione da 33 litri ha una densità di 3,7 kW/litro ed è già utilizzato modularmente su bus, treni, camion, imbarcazioni, muletti e impianti stazionari. Nello spazio di un frigorifero si può immaginare una potenza di oltre 1.000 kW.

Un prodotto già industriale

Toyota inoltre afferma di essere riuscita ad abbattere i costi diminuendo i metalli preziosi e i tempi di fabbricazione ad un decimo. Lo stack è dunque una tecnologia dai costi scalabili industrialmente, facilmente approntabile e con molteplici utilizzi. Ecco perché Toyota ha annunciato di aver costituito una business unit dedicata proprio all’idrogeno e non alla mobilità: il mercato si apre e vuole essere pronta.

La concorrenza coreana

Ma c’è anche un altro fatto che spinge Toyota ad affrettare i tempi ed è la concorrenza perché c’è un antagonista temibilissimo su questo versante è il gruppo Hyundai che ha annunciato un piano denominato FCEV Vision per un investimento di 6,7 miliardi di dollari entro il 2030, la creazione di 50mila nuovi posti di lavoro e 700.000 stack prodotti all’anno, 500mila dei quali alle auto del gruppo.

Hyundai Nexo
Hyundai Nexo

Il resto può andare ad Audi (con la quale Hyundai ha un accordo) e a tutti i sistemi di trasporto che possono sfruttare l’idrogeno per abbattere non solo le emissioni locali di CO2, ma anche la circolarità necessaria ad annullare l’impronta di carbonio. Toyota da par suo si è limitata a dire che vuole decuplicare la produzione di stack, a conti fatti si parla di oltre 100mila pezzi, ma non si sa se parla solo di Mirai o anche di altro.

La società e l’etica dell’energia

La società dell’idrogeno dunque si deve fare e ci vogliono elettrolizzatori, pompe di rifornimento e ancora più rinnovabili. Nel concetto di società di Toyota ci sono infine altri due elementi che hanno valore etico. Il primo è il reperimento delle risorse con le possibili conseguenze geopolitiche, il secondo riguarda il ciclo di vita e il consumo delle risorse. Anche in questo l’idrogeno offre notevoli vantaggi rispetto a petrolio e batterie.

La sostenibilità autentica

Dunque l’idrogeno è destinato a vincere sulle batterie? La questione è malposta. Entrambi vogliono dire elettrificazione e decarbonizzazione, ma in settori e con tempi diversi con ampi spazi e motivazione per essere complementari e rafforzarsi vicendevolmente. Due forze dirompenti che, oltre a migliorare l’ambiente, possono creare tante altre opportunità secondo una prospettiva di sostenibilità autentica.

Fotogallery: Nuova Toyota Mirai (2021)