futuro
Auto a idrogeno: la Toyota GR Yaris H2 con motore a combustione
L'abbattimento delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera ¨¨ un obiettivo raggiungibile attraverso molteplici strade. Parlando dei mezzi di trasporto, abbiamo ad esempio i veicoli ibridi, quelli elettrici a batteria oppure elettrici a celle di combustibile che utilizzano l'idrogeno come vettore energetico. Ma l'idrogeno pu¨° essere impiegato anche come carburante vero e proprio, bruciandolo in un tradizionale motore a combustione interna (in modo molto simile a quanto avviene con benzina, gasolio, Gpl o metano). La Toyota opera attivamente in tutti questi campi. In particolare, durante la stagione sportiva motoristica 2021 ha messo in pista in Giappone una Corolla con motore a scoppio alimentato proprio ad idrogeno. Durante il Kenshiki Forum a Bruxelles ha quindi mostrato un prototipo stradale basato sulla stessa tecnologia, la Toyota GR Yaris H2.
Idrogeno accessibile e sportivo: Toyota GR Yaris H2
¡ª ?Perch¨¦ la Toyota ha scelto proprio la GR Yaris come base dimostrativa per la tecnologia della combustione d'idrogeno? E non invece la Corolla, che pure usa tale motore nelle corse? O un Suv? Probabilmente entrano in gioco due importanti considerazioni: Yaris ¨¨ un'auto di piccole dimensioni e prezzo accessibile ad una larghissima fascia di consumatori; ospitarvi una motorizzazione cos¨¬ avanzata renderebbe quest'ultima, per estensione, altrettanto alla portata del mercato di massa. In secondo luogo, GR Yaris ¨¨ una sportiva. Il motore a combustione ad idrogeno fa rumore e vibra come un propulsore tradizionale (perch¨¦, in fin dei conti, lo ¨¨, gli manca "solo" la benzina). Pu¨° quindi regalare emozioni in senso tradizionale. Cosa che nessun motore elettrico pu¨° contrastare; beninteso, anche le auto elettriche possono emozionare, per¨° in una forma del tutto differente.
Come funziona il motore a combustione d'idrogeno
¡ª ?In un motore elettrico alimentato da celle a combustibile, come nella Toyota Mirai, l'idrogeno viene fatto reagire chimicamente con l'ossigeno presente nell'aria (attraverso i metalli rari come il platino) per estrarre dalle molecole gli elettroni, i quali verranno trasferiti in una piccola batteria e da qui al propulsore. Invece un motore a combustione d'idrogeno ¨¨ quasi identico ad uno che brucia benzina. Poich¨¦ nella camera di scoppio abbiamo una miscela prevalente di aria e idrogeno, il sottoprodotto principale della loro combustione sar¨¤ vapore acqueo: ¨¨ quello il fumo bianco che esce dall'impianto di scarico. Ma non ci troviamo in presenza di zero emissioni, poich¨¦ nei cilindri entra anche una piccola quantit¨¤ di olio, come nell¡¯alimentazione tradizionale a combustibili fossili; allo stesso modo, la combustione delle sostanze presenti nell'aria oltre all'ossigeno (quindi circa il 78% di azoto) rilascia gli ossidi conosciuti come NOx. Tuttavia, in confronto ad un veicolo ordinario, la produzione di sostanze climalteranti (CO2) e inquinanti ¨¨ veramente irrisoria. Si pu¨° quindi definire come propulsione ad emissioni quasi zero. C'¨¨ un altro fattore tecnico positivo: la combustione dell'idrogeno ¨¨ pi¨´ rapida rispetto alla benzina (da sei a sette volte) e questo consente una risposta pi¨´ reattiva da parte del motore.
A cosa serve un motore ad idrogeno
¡ª ?Non bastano le auto elettriche a batteria o, al limite, quelle a celle di combustibile? Quando gli sviluppi futuri sono incerti, ¨¨ pratica saggia prendere in considerazione delle vie alternative. Ci sono valide ragioni per tornare ad esplorare anche la combustione d'idrogeno per i veicoli stradali. Un metodo sperimentato nei decenni passati da altri costruttori come Bmw, Ford e Mazda. I veicoli elettrici hanno il problema della batteria, quindi tanto peso e soprattutto tempi molto lunghi per la ricarica. Anche le celle di combustibile richiedono peso e spazio, senza contare la necessit¨¤ di costosissimi materiali rari, platino su tutti, per avviare il processo chimico che porta gli elettroni alla batteria. Invece usare l'idrogeno come combustibile evita tutti questi problemi, appoggiandosi inoltre ad una tecnologia di propulsione affermata (il motore a scoppio, appunto), quindi economica. Dettaglio non certo trascurabile. Anzi, nelle considerazioni strategiche industriali, ¨¨ la chiave primaria: potenzialmente infatti, qualora l'infrastruttura e le condizioni di mercato lo permettessero, poter trasformare rapidamente e a costo quasi nullo un sistema di propulsione tradizionale in uno ad emissioni vicine allo zero costituirebbe un vantaggio competitivo enorme e, come tale, inestimabile. L'esigenza d'impiegare meno peso e volume possibile ¨¨ fondamentale nei grandi veicoli: autocarri e bus, senza dimenticare il trasporto navale; in essi questi elementi incidono direttamente sul fatturato, proveniente da merci e passeggeri. Sulle autovetture il problema ¨¨ meno incisivo ma ugualmente importante. Per quanto riguarda Toyota, la strategia di sperimentare questa tecnologia nelle corse ¨¨ il primo passo per trasferirla in futuro anche e soprattutto al trasporto commerciale. Il che si lega ai pi¨´ complessi e vasti piani del costruttore giapponese riguardo la produzione e distribuzione dell'idrogeno, i quali vanno anche oltre il settore della mobilit¨¤.
Toyota GR Yaris H2, l'auto a idrogeno
¡ª ?Il motore del prototipo sperimentale H2 deriva da quello della Toyota GR Yaris attualmente in produzione, quindi ¨¨ un tre cilindri in linea turbocompresso con volume di 1.618 cc, sigla G16E-Gts. L'unica differenza ¨¨ data dall'impianto dell¡¯iniezione, modificato per ricevere idrogeno invece di benzina. Ed ¨¨ analogo al propulsore montato sulla Corolla Sport che partecipa al campionato giapponese Super Taikyu. Il serbatoio d'idrogeno ¨¨ uguale a quello utilizzato sulla Mirai. In corsa la Corolla viene rifornita in circa due minuti. In una gara endurance come la 24 ore del Fuji dello scorso maggio, si tornava ai box per riempire il serbatoio ogni 30 minuti. Al momento non sono noti altri dati tecnici sulla Yaris H2.
L'infrastruttura dell'idrogeno: produzione e distribuzione
¡ª ?Naturalmente anche la tecnologia dell'idrogeno applicata ai trasporti presenta importanti limiti. Il maggiore dei quali ¨¨ legato alla produzione dell'idrogeno stesso. Infatti, bench¨¦ sia la sostanza pi¨´ diffusa nell'universo, sul nostro pianeta non ¨¨ possibile trovare questo gas allo stato libero. Non esistono giacimenti d'idrogeno. Esso va estratto da altre molecole e farlo richiede energia. La gran parte dei metodi attualmente usati nei processi industriali impiega fonti fossili o nucleari, prevalentemente per generare l'elettricit¨¤ necessaria all'elettrolisi. La sfida futura (ma anche presente, in realt¨¤) ¨¨ produrre idrogeno senza aumentare le emissioni di CO2 in atmosfera. Vanno usate fonti rinnovabili, dunque: sole e vento, oggi. In altri termini, pale eoliche e pannelli fotovoltaici. Con tutti i noti problemi legati alla loro diffusione. Ma ¨¨ un inizio.
? RIPRODUZIONE RISERVATA