Come funziona un'auto a idrogeno? | e-Mobility

L’utilizzo di idrogeno rinnovabile come carburante è una parte integrante della nostra missione per un futuro a zero emissioni nette di CO2. Soprattutto per gli utilizzi aziendali, come per i veicoli commerciali e i taxi, le celle a combustibile rivestono una grande importanza, perché consentono un rifornimento di tre minuti e offrono da subito un’elevata autonomia. Le celle a combustibile saranno tra le protagoniste del futuro a zero emissioni, poiché i veicoli completamente elettrici presentano limitazioni per determinate esigenze di mobilità.

Una singola cella a combustibile è composta da una membrana elettrolitica, un elettrodo negativo e uno positivo e due separatori. Da sola genera solamente circa un volt. È per questo che nei veicoli vengono assemblate e collegate in serie centinaia di celle a combustibile per formare un’unità, il cosiddetto pacco di celle a combustibile. Un pacco celle fornisce corrente a sufficienza per il motore di un’auto a idrogeno. Le celle a combustibile non si trovano soltanto nei veicoli, ma anche in tutti quegli ambiti stazionari dove vengono sfruttati la corrente generata e il calore.

La cella a combustibile converte l’idrogeno contenuto nel serbatoio e l’ossigeno presente nell’aria in corrente elettrica. La corrente aziona il motore elettrico e, se necessario, ricarica la batteria.

Opel, mobilità a idrogeno, propulsione a celle a combustibile

La densità energetica delle celle a combustibile

Dal momento che l’idrogeno può essere stoccato in diversi stati (ad esempio allo stato liquido o gassoso), viene di norma misurato in kg. Un chilogrammo di idrogeno contiene il triplo di energia rispetto alla benzina o al Diesel, senza però generare diossido di carbonio (CO2) in fase di utilizzo. Nel Vivaro-e HYDROGEN, la cella a combustibile genera una potenza elettrica di 45 kW e lavora in sinergia con il motore elettrico da 100 kW e la batteria a ioni di litio da 10,5 kWh. Il risultato: il veicolo avanza in maniera silenziosa e uniforme, mantenendo un’autonomia elevata.

Combustione a freddo

«Combustione a freddo» è un termine che viene talvolta utilizzato per descrivere il processo in atto nelle celle a combustibile, benché non si tratti veramente di una combustione. In una cella a combustibile, infatti, non avviene alcuna combustione. E anche se lo si volesse bruciare, l’idrogeno non produrrebbe fumo. Nell’ambito della combustione a freddo, l’ossigeno presente nell’aria circostante viene convertito in corrente insieme all’idrogeno nella cella a combustibile tramite una reazione chimica (a 80° C).

Uno stoccaggio stabile di energia

Uno dei grandi vantaggi dell’idrogeno è che immagazzina energia quasi senza limiti. L’energia immagazzinata da un veicolo a batteria completamente elettrico si riduce col passare del tempo. Al contrario, un veicolo a celle a combustibile immagazzina energia in molecole di idrogeno: una modalità di stoccaggio dell’energia estremamente stabile e duratura. Pertanto, l’energia presente nei serbatoi di un veicolo a celle a combustibile è disponibile in qualsiasi momento.

L’evoluzione della cella a combustibile

Da decenni Opel è leader in ambito FCEV per ricerca e sviluppo: dal systems modeling passando per lo stoccaggio, la sicurezza e il rifornimento dell’idrogeno fino all’ingegneria automobilistica e alla gestione delle flotte. HydroGen1, il primo FCEV della casa tedesca basato sulla Opel Zafira, è stato presentato nel 2000 come prototipo. Dal 2008, una flotta di veicoli Opel HydroGen4 ha rappresentato il banco di prova per le possibilità della tecnologia a idrogeno nell’ambito della Clean Energy Partnership (CEP), un progetto dimostrativo multi-stakeholder sostenuto dal governo tedesco. Le lezioni apprese dal progetto HydroGen hanno fornito la base di partenza per ulteriori progressi, portandoci oggi al primo prodotto pronto per il lancio sul mercato: il Vivaro-e HYDROGEN.

Come funziona il motore a celle a combustibile a idrogeno?

La cella a combustibile converte l’idrogeno contenuto nel serbatoio e l’ossigeno presente nell’aria in corrente. A sua volta, la corrente aziona il motore elettrico e, se necessario, ricarica la batteria.

Serbatoi di idrogeno ad alta pressione

Una delle nostre più importanti conquiste nel nostro cammino verso l’auto a idrogeno è stata la realizzazione di serbatoi ad alta pressione per l’idrogeno da 700 bar. Questi serbatoi ci permettono di stoccare una quantità sufficiente di idrogeno allo stato gassoso a temperature normali e senza necessità di raffreddarlo, in modo tale che i veicoli possano rimanere parcheggiati per periodi prolungati senza che ne risenta l’autonomia. Nel 2002 avevamo già costruito e messo in funzione HydroGen3, il primo FCEV al mondo con un serbatoio ad alta pressione da 700 bar. Ora questa tecnologia è utilizzata da tutti i produttori di automobili.

La sicurezza dell’idrogeno

Il Vivaro-e HYDROGEN stocca l’idrogeno a una pressione di 700 bar in serbatoi ad alta pressione in fibra di carbonio installati al di sotto del vano di carico. Si tratta di serbatoi dotati di una struttura estremamente robusta e concepiti per resistere anche agli urti più violenti. Sono certificati dall’ente tedesco TÜV. Il veicolo dispone di sistemi di sicurezza all’avanguardia, tra cui sensori che chiudono automaticamente le valvole di sicurezza e arrestano la vettura nell’improbabile eventualità di una perdita di idrogeno.

Dove sono installate le celle a combustibile nel Vivaro-e HYDROGEN?

Le celle a combustibile si trovano nel vano motore insieme al motore elettrico.

Dove si trovano i serbatoi del Vivaro-e HYDROGEN?

I tre serbatoi ad alta pressione da 700 bar sono installati al di sotto del vano di carico nel sottoscocca, dove, nel Vivaro-e a batteria completamente elettrico, è disposta la batteria di trazione.

Quali vantaggi offre il Vivaro-e HYDROGEN?

Il Vivaro-e HYDROGEN genera zero emissioni locali, offre un’elevata autonomia, un tempo di rifornimento di tre minuti e il medesimo carico utile della versione dotata di motore tradizionale.

Per utilizzare il Vivaro-e HYDROGEN è necessaria qualche strumentazione aggiuntiva?

No. Il Vivaro-e HYDROGEN può essere rifornito di idrogeno presso i distributori in 3 minuti. Inoltre è anche possibile ricaricare direttamente la batteria ad alto voltaggio.