In Svizzera il futuro della mobilità è scritto con l’idrogeno
Veicoli che emettono solo vapore acqueo? Ora è possibile grazie all’idrogeno. Da oltre dieci anni la Svizzera è il laboratorio a cielo aperto di questa promettente energia rinnovabile. Vari progetti su larga scala condotti dai politecnici federali, da attori del settore della distribuzione e dalle startup si concretizzano, posizionando il nostro Paese in prima linea in una rivoluzione verde.
È una delle risposte più promettenti nella lotta contro il riscaldamento globale. Di fronte alla sfida di decarbonizzare il pianeta, la lunga ricerca di un’energia non inquinante sta oggi trovando risultati nell’«idrogeno verde», come l’hanno battezzato gli scienziati: un idrogeno, cioè, ottenuto unicamente da fonti rinnovabili. Dopo quasi un decennio di ricerche e sotto l’impulso delle aziende private, attualmente l’idrogeno offre possibilità rivoluzionarie in un settore chiave della lotta al riscaldamento globale: la mobilità.
La Svizzera è il banco di prova di questa innovazione: è infatti il primo Paese al mondo a testare la nuova forma di mobilità a emissioni zero a livello nazionale, dopo aver progettato l’intero ecosistema che la accompagna. Altri Paesi europei stanno seguendo il suo esempio, tra cui la Germania e i Paesi Bassi. Ma se la Svizzera figura tra i pionieri dell’«idrogeno verde» è perché è il Paese che, al mondo, trae la più grande quantità di energia elettrica da fonti idrauliche e dispone di fonti energetiche rinnovabili sufficienti a garantire la produzione dell’innovativa risorsa. Ma come possiamo usare questa energia pulita per far funzionare un veicolo elettrico che emette nell’atmosfera solo vapore acqueo?
Zero emissioni
Come spiega su Le Temps il giornalista automobilistico Philippe Clément, occorre operare quella che viene chiamata una fratturazione idraulica. Questo processo mira a produrre idrogeno (H2), monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2) rompendo le molecole d’acqua (H2O) ad alta temperatura. L’operazione continua con uno stadio di purificazione per ottenere solamente idrogeno puro. «Una volta nel veicolo, l’idrogeno viene spinto ad alta pressione attraverso un catalizzatore al platino che lo divide in due ioni di idrogeno (H+) e due elettroni, che servono ad alimentare il motore elettrico del veicolo. Gli ioni H+ sono combinati con l’ossigeno dell’aria per formare acqua, che sarà poi rilasciata sotto forma di vapore. È il principio della cella a combustibile.
Diverse aziende e startup svizzere sono diventate esperte nella produzione di questa tecnologia, come per esempio GreenGT. Fin dalla sua fondazione nel 2008, l’azienda vodese offre diverse soluzioni di propulsione elettrica ad alta potenza per l’industria dei trasporti e per le auto da competizione. Nel settembre del 2020, GreenGT ha presentato la sua quarta auto da corsa, la H24, sviluppata appositamente per la 24 Ore di Le Mans.
Il problema dell’approvvigionamento
L’auto da corsa H24 ha la particolarità di essere spinta dall’energia rilasciata dall’ossidazione risultante dall’incontro tra ossigeno e idrogeno attraverso una cella a combustibile. L’energia prodotta viene poi trasformata in energia elettrica, che andrà ad alimentare direttamente i motori elettrici nella parte anteriore e posteriore dell’auto. Il segreto di questa innovazione sta quindi nella cella a combustibile. La cella è infatti un’alternativa complementare alla tecnologia tradizionale delle batterie. L’autonomia e il tempo di ricarica dei veicoli elettrici a celle a combustibile è simile a quella di un’auto a benzina, ma la grande differenza di questa nuova tecnologia è che non genera emissioni di CO2. Questo ha attirato diversi produttori come Toyota, Daimler e Volvo, per citarne solo alcuni.
Tutto sta nell’approvvigionamento e nella capacità di produrre idrogeno, cioè di effettuare l’elettrolisi dell’acqua utilizzando l’elettricità prodotta in modo rinnovabile. In Svizzera, le stazioni di rifornimento di idrogeno si contano sulle dita di una mano. Nell’ottobre del 2016, il laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca (Empa) a Dübendorf (ZH) ha messo in funzione la prima stazione di idrogeno con una pressione adatta alle automobili (700 bar). Un mese dopo, Coop ha aperto una stazione di rifornimento pubblica di idrogeno a Hunzenschwil (AG). Affinché questa tecnologia possa decollare, i siti di rifornimento devono diventare accessibili a tutti.
Alleanza tra il settore della grande distribuzione e le tecnologie pulite
Per GreenGT, queste alleanze sono un prerequisito essenziale prima del grande salto dalla benzina e dal diesel all’idrogeno. In Francia, uno dei Paesi in cui è presente GreenGT, l’impresa ha firmato un contratto con Carrefour per dotare svariati camion da 44 tonnellate di un sistema di propulsione a idrogeno. In Svizzera, GreenGT sta progettando un modello di autocarro da 40 tonnellate per Migros Ginevra, mentre altri attori come Avia, Coop, Coop Mineraloel, Migrol, Agrola e Fenaco hanno annunciato nel maggio del 2018 l’intenzione di convertire all’idrogeno gran parte delle loro flotte di autocarri entro il 2023. Per realizzare questa ambizione hanno fondato l’associazione Mobilité H2. Insieme, le sette imprese gestiscono più di 1500 stazioni di servizio e dispongono di una flotta di circa 1700 camion. Affermano di essere in grado di gestire congiuntamente lo sviluppo di un’infrastruttura di distribuzione di idrogeno a livello nazionale.
Ma l’idrogeno non sta rivoluzionando solo la mobilità. Offre soluzioni promettenti anche in altri settori, in particolare nell’immagazzinamento di energie rinnovabili. E in effetti, il sogno di chi possiede pannelli fotovoltaici è sempre stato quello di poter accumulare energia rinnovabile da una stagione all’altra. Per ora le batterie più efficienti sul mercato non consentono di immagazzinarla per più di qualche giorno. Di conseguenza, molti proprietari di pannelli decidono di immettere nella rete la loro produzione in eccesso. Ma questa soluzione li rende dipendenti dal loro gestore di rete e dal prezzo di acquisto proposto. Nel mondo dell’energia, però, queste dinamiche saranno presto un lontano ricordo.
Accumulo del surplus energetico
A Sion, GRZ Technologies ha sviluppato un nuovo tipo di batterie a lunga durata. Questa startup del PFL Vallese ha reso possibile lo stoccaggio dell’energia solare prodotta in eccesso durante l’estate per utilizzarla nella stagione invernale. L’energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici sarà immagazzinata durante l’estate sotto forma di idrogeno per essere riutilizzata secondo le necessità in inverno, senza passare dalla rete.
Il segreto di questa innovazione sta in una lega metallica in grado di immagazzinare efficacemente l’idrogeno. L’invenzione rivela tutto l’ingegno di GRZ Technologies, co-fondata nel 2017 da Noris Gallandat, Claudio Ruch e dal professor Andreas Züttel. Il principio dell’immagazzinamento dell’energia sotto forma di idrogeno non è nuovo, ma ci è voluto molto tempo perché nascessero applicazioni concrete. GRZ Technologies sta quindi aprendo terreni inesplorati, perché il suo know-how ora consente di immagazzinare una densità di idrogeno molto più elevata rispetto a quella di una bombola convenzionale. E senza rischio di esplosione.
Ma in che modo? L’idrogeno viene assorbito in un materiale poroso che ha il vantaggio di immagazzinare sei volte più energia di una batteria agli ioni di litio e che ha maggiore autonomia. A differenza delle batterie convenzionali, le batterie a lunga durata non si scaricano se non sono utilizzate. Possono resistere ad ampie variazioni di temperatura e hanno un lungo ciclo di vita. Inoltre, emettono solo vapore acqueo.
La startup di Sion non nasconde il forte potenziale della sua tecnologia. Punta sullo stoccaggio stazionario di energia, pur sottolineando la grande varietà di potenziali applicazioni, in particolare nella mobilità, nelle auto a idrogeno e nel trasporto marittimo. Anche il co-fondatore di GRZ Technologies non fa mistero della sua ambizione di diventare a medio termine il principale fornitore di stoccaggio in Svizzera e poi in Europa. Un’ambizione realistica. Secondo il rapporto di un consorzio di società europee di gas, entro il 2040 l’Europa sarà infatti attraversata da una rete di trasporto dell’idrogeno lunga 23’000 chilometri. Questa «colonna vertebrale» collegherà i siti di produzione di una decina di Paesi, tra cui la Svizzera.
Cover image: nel settembre 2018 la società vodese GreenGT ha presentato la sua quarta vettura sportiva, la H2 Speed, sviluppata in collaborazione con Pininfarina. Un’auto da corsa che sfreccerà sui circuiti grazie al motore elettrico e a idrogeno © GreenGT
