Mobilità sostenibile: da Nissan l’auto Fuel Cell a bioetanolo

Nissan-Fuel-Cell-e-BioIl vivacissimo e sempre più variegato panorama delle tecnologie legata alla mobilità sostenibile ed alla decarbonizzazione delle modalità di propulsione di avanguardia, sta sempre più percorrendo un doppio binario, tra le auto elettriche alimentate da sistemi di accumulo sempre più performanti  e veicoli ibridi nei quali, un motore elettrico ed uno endotermico coesistono integrandosi a vicenda. In questo binomio sta facendosi strada una terza  via, rappresentata dai veicoli Fuel Cell o “cella a combustibile”, la quale, pur avendo fatto registrare un più lento sviluppo, ha in se enormi potenziali. S i tratta di un settore dove ancora una volta sta facendosi notare un costruttore come Nissan, tra i primi ad aver puntato anche sulla mobilità puramente elettrica, con un nuovo progetto particolarmente innovativo nelle scelte tecniche e nel contempo molto competitivo a livello di costi.

In un veicolo Fuel Cell un motore elettrico viene alimentato da quella che tecnicamente si chiama pila a combustibile (vedi post “Automobile e cella a combustibile: il sogno è già da tempo realtà ma……“). Si tratta di un dispositivo elettrochimico all’interno del quale si fanno reagire due o più sostanze per la generazione di energia elettrica da inviare al motore stesso. A livello applicativo, al fine di garantire regolarità di funzionamento, la cella o pila a combustibile non alimenta direttamente il motore ma tiene in carica un blocco di batterie a sua volta collegato al motore elettrico.

Sicuramente una delle configurazioni più semplici di cella a combustibile è la reazione dell’ossigeno dell’aria con l’idrogeno per sviluppare energia elettrica, ottenendo come sottoprodotto semplice acqua. Si tratta tuttavia di una soluzione limitata tecnicamente sia dai costi di produzione dell’idrogeno in forma libera sia anche dalla complessa gestione che proprio l’idrogeno nelle fasi di trasporto, stoccaggio ed erogazione. Per il superamento di questi limiti sono state sviluppate soluzioni alternative che utilizzano sostanze più facilmente manipolabili per fare da vettore all’idrogeno da utilizzare nella cella a combustibile. Nel contesto delle tipologie di cella a combustibile, la più nota e consolidata è quella con membrana a scambio protonico, nota con l’acronimo PEM (Proton Exchange Membrane)  che utilizza speciali membrane per la separazione di  protoni ed elettroni della molecola di idrogeno. Di sviluppo più recente sono poi le celle a combustibile ad ossido solido, denominate, note con l’acronimo SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), nelle quali viene utilizzato un elettrolita a ossido solido costituito da speciali materiali ceramici.

How-e-Bio-Fuel-Cell-system-works

E’ proprio nell’ambito di quest’ultima famiglia tecnologica di celle a combustibile che Nissan ha da poco annunciato un nuovo progetto per lo sviluppo di un sistema Fuel Cell ad Ossido Solido nel quale potrà essere utilizzato il bioetanolo. Si tratta di una nuova tecnologia denominata “Fuel-Cell e-Bio“. Si tratta del primo progetto del suo genere, orientato ad abbinare la tecnologia SOFC con un combustibile ecologico e largamente disponibile in vaste aree geografiche a livello globale.

schema

Un sistema di generazione “Fuel-Cell e-Bio” che utilizza il bioetanolo come vettore per la produzione di idrogeno destinato ad alimentare la pila a combustibile. L’idrogeno viene separato dalla molecola di bioetanolo attraverso un processo di reforming e fatto reagire con l’ossigeno atmosferico nella cella a combustibile producendo l’elettricità necessaria ad alimentare l’auto. Un progetto quello di Nissan, che presenta numerosi punti di forza, raffrontato ad altre tecnologie Fuel Cell ed addirittura competitivo rispetto ai veicoli elettrici puri come:

  • L’uso di un sistema SOFC offre un rendimento maggiore rispetto a quello ottenibile con i sistemi Fuel Cell tradizionali. Nissan stima che un veicolo alimentato a Fuel-Cell e-Bio potrà raggiungere una autonomia di 600 chilometri, un valore paragonabile alle auto con motore termico e decisamente maggiore di quanto attualmente ottenibile con un’auto elettrica.
  • L’alimentazione elettrica offre una erogazione lineare e progressiva ed allo stesso tempo è estremamente silenziosa. Per gli utenti ciò si tradurrà in veicoli dalle buone prestazioni e dal comfort elevato. Rispetto ad una elettrica pura un’auto Fuel Cell risulta molto meno penalizzata dal peso delle batterie.
  • Un sistema Fuel-Cell e-Bio è in grado di utilizzare diverse tipologie di bioetanolo incluse quelle ottenute dalla canna da zucchero o dai cereali. Dall’Europa al Sud America questo genere di carburanti ecologici sono già ampiamente disponibili per cui i veicoli Fuel-Cell e-Bio potranno integrarsi all’interno di sistemi di produzione e distribuzione già esistenti.
  • Nei sistemi Fuel-Cell tradizionali alimentati con idrocarburi vi è sempre una produzione di CO2 non ecologicamente non bilanciata. Usando invece un biocarburante le emissioni di CO2 sono state neutralizzate durante il percorso di coltivazione della pianta utilizzata per generare il bioetanolo. Ne deriva che un sistema Fuel-Cell e-Bio è sostanzialmente neutrale rispetto alle emissioni di anidride carbonica.
  • Per rendere più semplice il trasporto, lo stoccaggio e poi la distribuzione del bioetanolo, questo può essere mescolato con l’acqua. Questa soluzione permette anche di raggiungere un grado di sicurezza superiore rispetto ai carburanti tradizionali senza dover utilizzare tecnologie particolarmente complesse o costose.
  • Le attuali infrastrutture utilizzate per la distribuzione dei carburanti tradizionali possono essere facilmente adattate alla miscela acqua-etanolo senza grandi costi di adeguamento. Anche i rifornimenti resterebbero operazioni molto semplici e veloci.
  • La Fuel-Cell e-Bio proposta da Nissan si annuncia competitiva anche sul fronte dei costi di esercizio che si annunciano allineati a quelli attuali di un veicolo elettrico. Una condizione che potrebbe incentivare sia le aziende che gli utenti ad abbracciare questa nuova tecnologia.
  • La grande quantità di energia disponibile in un sistema Fuel-Cell e-Bio rende questa soluzione ideale anche per gli impieghi in una una parte dell’energia deve essere destinata ad usi diversi dalla trazione, ad esempio nei trasporti refrigerati.

Nissan è una delle case automobilistiche che più ha investito nell’auto elettrica come dimostra chiaramente anche il successo della Leaf. La via verso una mobilità a zero emissioni passa però anche attraverso altre strade che possono portare queste genere di tecnologie ad un pubblico più ampio. Ed è in questa direzione che si muove evidentemente il progetto Fuel-Cell e-Bio.

A seguire un interessante video che documenta il nuovo ambito di ricerca e sviluppo di Nissan.

Sauro Secci

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