Di Nick Buccheri, Presidente, Americas, Discrete Automation presso Emerson
Il perseguimento della decarbonizzazione sta determinando profondi cambiamenti nel settore dei trasporti, posizionando il settore sull’orlo di una trasformazione epocale.
Il regolatore di riduzione della pressione a due stadi serie TESCOM HV-3500 è appositamente progettato per l'uso a bordo di veicoli a celle a combustibile a idrogeno industriali e commerciali. L'HV-3500 consente ai produttori di massimizzare l'efficienza del carburante e mantenere le flotte su strada per distanze più lunghe. (Immagine per gentile concessione di Emerson)
Affrontare e prevenire gli impatti più estremi del cambiamento climatico è ora una strategia focale per i governi e le industrie di tutto il mondo. L’introduzione di una legislazione che comprende ambiziosi obiettivi di zero emissioni nette di carbonio ha spinto ogni settore, compresi i trasporti, a cercare metodi di decarbonizzazione innovativi.
Il settore dei trasporti attualmente contribuisce al 29% del totale delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti, offrendo una significativa opportunità per ridurre la propria impronta di carbonio attraverso tecnologie efficienti dal punto di vista energetico e a basse emissioni.
Limitare o catturare semplicemente le emissioni di carbonio dei veicoli alimentati a combustibili fossili non sarà sufficiente a lungo termine. L’obiettivo finale per un sostanziale progresso del settore e il raggiungimento degli obiettivi di zero emissioni nette è chiaro: tutti i veicoli dovrebbero generare e trasferire energia senza emissioni di carbonio.
Le aziende di tutto lo spettro dei trasporti stanno investendo in varie soluzioni energetiche a zero emissioni di carbonio, riconoscendo che non esiste un approccio unico per tutti per raggiungere emissioni nette pari a zero. Sebbene i veicoli elettrici a batteria mostrino una rapida crescita, da soli non possono affrontare la sfida; i veicoli alimentati a idrogeno colmano le lacune prestazionali.
Progressi nei veicoli senza emissioni di carbonio
Le normative governative, accompagnate da una consolidata tecnologia “net-zero”, stanno guidando il passaggio dai combustibili fossili a fonti energetiche prive di carbonio in tutte le fasi. L’adozione di molteplici percorsi tecnologici, dal miglioramento dell’efficienza del motore a combustione interna alla promozione dell’adozione di veicoli elettrici a batteria attraverso incentivi, sostiene gli investimenti nel potenziale dei veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEV).
Soluzioni come il regolatore di pressione di sfiato serie TESCOM 26-2000 sono progettate per fornire un controllo di processo sicuro, affidabile e preciso nell'industria dell'idrogeno. (Immagine per gentile concessione di Emerson)
I veicoli elettrici a batteria hanno visto una rapida crescita negli ultimi 15-20 anni. Nonostante il miglioramento dell’efficienza di stoccaggio della batteria e di consumo energetico, rimangono i più adatti per le brevi distanze. La limitazione del chilometraggio tra una ricarica e l'altra li rende inadatti ai viaggi a lunga distanza tipici dell'autotrasporto commerciale. Un camion a lungo raggio alimentato a batteria può incontrare difficoltà nel trasportare lo stesso carico o nel richiedere fermate di ricarica più frequenti a causa del peso della batteria per carichi pesanti.
Sfruttare l'infrastruttura esistente
Le infrastrutture industriali e tecnologiche esistenti possono facilitare la transizione verso la decarbonizzazione. L’adattamento della tecnologia esistente dei motori a combustione interna per la combustione dell’idrogeno rappresenta un’alternativa per applicazioni specifiche, come i macchinari pesanti che richiedono esplosioni ad alta potenza.
Nonostante gli inconvenienti come le emissioni, la combustione dell’idrogeno può rappresentare una valida alternativa alla tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno in applicazioni specifiche. Sebbene la combustione dell’idrogeno non produca emissioni di anidride carbonica (CO2), genera emissioni di protossido di azoto (NOx) quando l’idrogeno brucia con il gas azoto (N2). Tuttavia, l’efficienza delle celle a combustibile a idrogeno solitamente supera il 50%, mentre la combustione dell’idrogeno produce un’efficienza del 25-30%.
Fattori critici nella decarbonizzazione
Il peso gioca un ruolo fondamentale quando si confrontano le celle a combustibile a idrogeno con lo stoccaggio delle batterie, in particolare per il trasporto merci a lungo raggio. Per uno stoccaggio equivalente dell’energia, le celle a combustibile a idrogeno sono più leggere delle batterie, consentendo ai camion dotati di celle a combustibile a idrogeno di trasportare un tonnellaggio simile a quello dei camion diesel. I serbatoi di idrogeno si riforniscono molto più velocemente rispetto alla ricarica delle batterie dei camion, massimizzando il tempo di guida per i percorsi a lunga percorrenza.
Varietà di opzioni
Supportata da iniziative governative e progetti globali, l’industria dell’idrogeno è destinata a una rapida espansione.
Veicoli commerciali
La tecnologia dell’idrogeno nei camion merci a lungo raggio rappresenta un’opportunità significativa per decarbonizzare un segmento chiave dei trasporti. I camion alimentati a idrogeno offrono tempi di rifornimento più brevi e distanze di viaggio più lunghe tra le fermate rispetto ai camion elettrici a batteria. Ad esempio, una flotta di camion alimentati a idrogeno con sede in Svizzera ha percorso oltre 3 milioni di miglia dal 2020. Anche le principali aziende di beni di consumo stanno testando semirimorchi alimentati a idrogeno per sostituire le loro flotte diesel.
Trasporto pubblico
Si stanno esplorando ulteriori applicazioni di celle a combustibile a idrogeno nel trasporto pubblico, ad esempio la città di New York che ha ricevuto una sovvenzione per i suoi primi due autobus a celle a combustibile e per il supporto delle stazioni di rifornimento. Si prevede che questi autobus trasporteranno passeggeri entro la fine del 2024.
Treni
L’integrazione di generatori elettrici a celle a combustibile a idrogeno nei treni passeggeri può sostituire le locomotive diesel-elettriche. Questi treni trasporteranno idrogeno sufficiente per i viaggi a lunga distanza, consentendo di distanziare le infrastrutture di rifornimento di idrogeno e facilitando la transizione alla tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno.
È già stato introdotto il sistema “Hydrarail”, che utilizza il carburante a idrogeno a bordo. In Germania, nel 2018, un treno passeggeri alimentato da celle a combustibile a idrogeno ha percorso 1.175 chilometri senza fare rifornimento.
Tracciare un percorso più ecologico
Affidarsi esclusivamente a una tecnologia rischia di rallentare la transizione verso un futuro a emissioni zero per i trasporti. Sia le tecnologie dei veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno verde che quelle dei veicoli elettrici a batteria sono promettenti nel ridurre sostanzialmente le emissioni di gas serra del settore. Invece di uno scenario “o/o”, il futuro risiede nell’adozione di entrambe le tecnologie, dati i loro vantaggi unici che si adattano a vari segmenti di trasporto.
Sebbene non sia sviluppato in modo estensivo come la tecnologia delle batterie elettriche, l’idrogeno verde dimostra il potenziale nell’affrontare le principali esigenze di trasporto. Con investimenti strategici lungo l’intera catena del valore, l’industria dell’idrogeno può migliorare in modo efficiente le proprie tecnologie e infrastrutture, avvicinandoci al futuro senza emissioni di carbonio a cui aspiriamo.