Distributori e sistemi di stoccaggio on board nei veicoli: stato dell'arte e limiti di impiego dell'idrogeno

Le tecniche per l’estrazione, il trasporto, il trattamento e soprattutto la combustione di idrocarburi, hanno creato e creano tuttora un forte impatto sull’ambiente e sull’uomo, con conseguenze negative dirette e indirette di difficile quantificazione. Uno fra i settori più responsabili di consumo – e quindi di inquinamento – è quello dei trasporti: il movimento di persone e il trasferimento di merci sono vitali quanto inevitabili, e crescono in maniera quasi esponenziale al benessere economico. L’avvento della propagandata “economia all’idrogeno” è in realtà piuttosto lontano, considerando il gran numero di incognite irrisolte e i limiti presenti in ogni anello della catena, dalla produzione (la maggior parte avviene da idrocarburi, principalmente metano), al trasporto e immagazzinamento (costosi a causa della bassa densità energetica raggiunta dai sistemi di accumulo e dagli standard di sicurezza impiegati), fino all’erogazione e stoccaggio a bordo dei veicoli (peso eccessivo e autonomia ancora inadeguata alla commercializzazione). All’idrogeno viene associata la promessa della riduzione sostanziale dei consumi e delle emissioni inquinanti legati al consumo di energia. L’idrogeno non è in realtà una fonte di energia, visto che deve essere estratto dall’acqua o dai combustibili fossili e questo comporta una spesa in termini energetici: è considerato più correttamente un “vettore” energetico, in altre parole un sistema (ancora scarsamente efficiente) per accumulare e trasportare energia. Gli sforzi e le ricerche nel campo dell’idrogeno vengono spesso confusi o associati a quelli raggiunti dalla cella a combustibile (fuel-cell) che, al contrario, rappresenta una tecnologia consolidata, versatile, vantaggiosa in termini di rendimento, e che può funzionare anche – ma non esclusivamente – con l’idrogeno come combustibile. La diffusione di sistemi di trasporto ad idrogeno è ancora piuttosto lontana, a causa dei problemi relativi alle fasi di produzione, di trasporto, di immagazzinamento, di erogazione e di stoccaggio a bordo dei veicoli. In questo studio vengono presi in esame alcuni aspetti relativi ai sistemi di stoccaggio dell’idrogeno in relazione all’efficienza di immagazzinamento ed ai costi. Vengono poi esaminate le principali caratteristiche delle stazioni di rifornimento, il cui funzionamento è notevolmente condizionato dalla scelta del tipo di produzione e di trasporto dell’idrogeno. In particolare viene condotto il dimensionamento dei principali componenti di una stazione di rifornimento compatta con produzione on-site tramite steam-reforming di gas metano per una flotta di autobus con propulsore fuel-cell: il dimensionamento viene progettato in relazione all’effettiva percorrenza giornaliera della flotta di veicoli, valutando i tempi di attesa per il rifornimento e verificando che il sistema di stoccaggio sia in grado di garantire l’erogazione. Tale verifica viene condotta utilizzando il software di simulazione Cascade: i risultati della simulazione confermano la capacità dei componenti della stazione così progettata di soddisfare in modo efficiente la domanda di idrogeno della flotta veicolare esaminata.