Come promesso pubblico, anche se un po' in ritardo, un nuovo articolo sulle energie alternative e sull'idrogeno.
Credo che l'argomento, anche se veramente off topic, sia importante perchè in futuro le nostre auto dovranno sicuramente cambiare ed orientarsi sull'utilizzo di carburanti meno inquinanti. Tutti quindi saremo coinvolti in questi cambiamenti ed è bene sapere qual è il futuro che ci aspetta. Tutti i costruttori si stanno oggi impegnando nello sviluppo di auto a idrogeno, quasi tutti elettriche a fuel cell, salvo BMW che crede molto nei motori tradizionali alimentati ad idrogeno.
Buona lettura.
_________________
Nell’ultimo anno, a causa dell’aggravarsi dei problemi di inquinamento e dell’effetto serra, si è
parlato molto di energie alternative ed in particolare dell’utilizzo dell’idrogeno.
Vorrei chiarire quale ruolo ha l’idrogeno per il miglioramento delle condizioni della nostra
atmosfera e come potrà essere utilizzato.
Si deve dire prima di tutto che l’idrogeno non è una fonte primaria di energia. Infatti non
esiste
libero in natura sulla Terra, anche se è l’elemento più abbondante dell’universo. Non si può
quindi
trovare l’idrogeno, come il metano, ed utilizzarlo ad esempio direttamente per la sua
combustione.
Si deve prima produrlo, a partire da qualche altra cosa e per produrlo si deve spendere
energia.
L’idrogeno può essere prodotto da varie fonti, utilizzando metodi chimici ed elettrici.
La fonte principale di idrogeno sulla Terra è ovviamente l’acqua. Inoltre l’idrogeno può essere
ricavato da combustibili fossili, quali il petrolio e da gas naturali.
Per ricavare l’idrogeno dall’acqua si usa un procedimento di tipo elettrochimico. Utilizzando
energia elettrica, che viene fatta circolare fra due elettrodi si scinde l’acqua nei suoi due
componenti: idrogeno e ossigeno. La reazione di elettrolisi non produce nient’altro, quindi non
è
inquinante di per se. Si deve considerare però l’inquinamento prodotto dal processo di
produzione
dell’energia elettrica utilizzata. A seconda di quale si usa il processo totale sarà più o meno
inquinante e l’utilizzo dell’idrogeno sarà utile per ridurre l’inquinamento atmosferico e l’effetto
serra.
Il problema in questo caso si sposta sulle fonti energetiche utilizzate per produrre l’energia
elettrica.
E’ chiaro che se si continuano ad utilizzare quelle attuali, come carbone, petrolio, metano,
nucleare,
la situazione resterà invariata. Sposteremo i luoghi di inquinamento, ridurremo un po’ i consumi
perché gli impianti grandi hanno un rendimento migliore di quelli piccoli, ma non otterremmo
nulla
per quanto riguarda l’effetto serra.
Si dovranno quindi utilizzare per produrre energia elettrica, delle nuove fonti non inquinanti e
possibilmente rinnovabili. Fra le principali candidate ci sono l’energia solare, eolica, marina e
quella derivata da biomasse vegetali. Altra possibilità è quella dell’energia termonucleare,
derivante
dalla fusione atomica, una volta che sarà disponibile.
Si tratta di tecnologie totalmente diverse una dall’altra, e in molti casi da sviluppare, almeno
dal
punto di vista industriale. Infatti una cosa è la realizzabilità di un processo allo stadio di
prototipo,
un’altra è la sua industrializzazione.
Le più promettenti a mio avviso sono l’energia solare e quella derivante da biomasse.
Per la produzione di energia elettrica a partire dal sole si possono utilizzare diverse tecnologie.
Quella fredda prevede l’uso diretto di pannelli fotovoltaici e può essere utilizzata per impianti
medi
e piccoli. Quella calda, utilizzabile in impianti molto grandi, prevede l’utilizzo di specchi che
concentrano i raggi solari per riscaldare un fluido a sua volta utilizzato per produrre energia
elettrica. Entrambe richiedono investimenti più o meno grandi e potranno diventare
concorrenziali
in funzione anche degli incentivi e delle politiche fiscali seguite dagli stati. Si tratta comunque
di
tecnologie che potranno sostituire le attuali a medio lungo termine.
La produzione di energia a partire da biomasse è invece tecnologicamente realizzabile, anzi
all’estero ne esistono degli ottimi esempi. Qui il problema è organizzativo perché si devono
impiantare culture ad hoc, a secondo dei luoghi di coltivazione, ad esempio sorgo, robinie,
ecc.. I
prodotti agricoli devono essere poi raccolti e il loro residuo fibroso e legnoso bruciato in
piccole
centrali ad alta tecnologia che produrranno elettricità. La combustione produce CO2 che però
è la
stessa che sarà assorbita dalle nuove piante in crescita. Il bilancio globale per la produzione
di CO2
è quindi uguale a zero
Le biomasse ci riportano al secondo metodo per produrre idrogeno: quello chimico.
Per via chimica è possibile produrre idrogeno a partire da molte fonti: idrocarburi, gas naturali,
biomasse. In ogni caso uno dei metodi più semplici prevede di ricavare dal petrolio il metanolo.
Da
questo è possibile ricavare idrogeno ed CO2. Lo stesso si può fare a partire dal metano.
L’idrogeno
prodotto in questo modo però non risolve il problema della produzione di CO2. Quella prodotta
dalle reazioni utilizzate deriva infatti da combustibili fossili ed è quindi “aggiunta” all’atmosfera.
Se
si utilizzano invece opportune biomasse, con coltivazioni ad hoc di sorgo, mais, grano o riso
da
queste si può ricavare un alcol, etanolo (quello contenuto anche nel vino). Dall’etanolo, che
ha una
formula chimica molto simile al metanolo è possibile ugualmente ricavare idrogeno. L’anidride
carbonica prodotta deriva in questo caso dalle piante e sarà da esse riassorbita durante la
nuova
crescita. Il vantaggio di ricavare idrogeno dal metanolo o dall’etanolo è che è possibile
utilizzare
anche apparecchiature molto piccole che possono essere alloggiate su veicoli e natanti.
Si vede quindi come l’idrogeno sia solo un mezzo per immagazzinare l’energia primaria che
deriva
da un’altra fonte.
Ci si potrebbe chiedere ad esempio a che scopo produrre l’idrogeno con l’energia solare e
perché
non utilizzare direttamente l’energia elettrica. Il motivo fondamentale è che l’energia solare
non è
disponibile quando serve, quindi l’energia disponibile va immagazzinata per utilizzarla in
momenti
diversi. Purtroppo l’energia elettrica è facilmente trasportabile, ma il suo immagazzinamento è
difficile. Le batterie ad esempio sono ingombranti, pesanti, costose ed inefficienti. L’idrogeno,
che
può essere trasportato facilmente quasi come l’elettricità, può anche essere immagazzinato,
in forma
gassosa o liquida, ed utilizzato in luoghi e in momenti diversi. L’altro vantaggio dell’idrogeno è
che
può essere utilizzato anche in apparecchiature esistenti, come i motori a combustione
interna, con
piccolissime modifiche, senza costringere a ripensare totalmente la catena di utilizzo, cioè le
automobili ad esempio.
Il principale problema dell’idrogeno è che allo stato attuale non esiste una rete di distribuzione
sul
territorio. La sua creazione comporterà degli ingenti investimenti e dei tempi lunghi. Infine
sarà
determinante la politica fiscale sui carburanti. Ricordiamoci che al netto delle tasse l’energia
derivata dal petrolio è ancora oggi la più economica.
In conclusione l’utilizzo dell’idrogeno, sia per mezzo di motori o bruciatori tradizionali, sia per
mezzo di fuel cell, consentirà di realizzare veicoli e impianti di riscaldamento che non
produrranno
inquinanti, in quanto il suo residuo della combustione è vapore acqueo. Se l’energia utilizzata
per
produrlo sarà intrinsecamente pulita l’inquinamento sarà drasticamente ridotto e così
l’immissione
di gas serra nell’atmosfera.
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Credo che l'argomento, anche se veramente off topic, sia importante perchè in futuro le nostre auto dovranno sicuramente cambiare ed orientarsi sull'utilizzo di carburanti meno inquinanti. Tutti quindi saremo coinvolti in questi cambiamenti ed è bene sapere qual è il futuro che ci aspetta. Tutti i costruttori si stanno oggi impegnando nello sviluppo di auto a idrogeno, quasi tutti elettriche a fuel cell, salvo BMW che crede molto nei motori tradizionali alimentati ad idrogeno.
Buona lettura.
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Nell’ultimo anno, a causa dell’aggravarsi dei problemi di inquinamento e dell’effetto serra, si è
parlato molto di energie alternative ed in particolare dell’utilizzo dell’idrogeno.
Vorrei chiarire quale ruolo ha l’idrogeno per il miglioramento delle condizioni della nostra
atmosfera e come potrà essere utilizzato.
Si deve dire prima di tutto che l’idrogeno non è una fonte primaria di energia. Infatti non
esiste
libero in natura sulla Terra, anche se è l’elemento più abbondante dell’universo. Non si può
quindi
trovare l’idrogeno, come il metano, ed utilizzarlo ad esempio direttamente per la sua
combustione.
Si deve prima produrlo, a partire da qualche altra cosa e per produrlo si deve spendere
energia.
L’idrogeno può essere prodotto da varie fonti, utilizzando metodi chimici ed elettrici.
La fonte principale di idrogeno sulla Terra è ovviamente l’acqua. Inoltre l’idrogeno può essere
ricavato da combustibili fossili, quali il petrolio e da gas naturali.
Per ricavare l’idrogeno dall’acqua si usa un procedimento di tipo elettrochimico. Utilizzando
energia elettrica, che viene fatta circolare fra due elettrodi si scinde l’acqua nei suoi due
componenti: idrogeno e ossigeno. La reazione di elettrolisi non produce nient’altro, quindi non
è
inquinante di per se. Si deve considerare però l’inquinamento prodotto dal processo di
produzione
dell’energia elettrica utilizzata. A seconda di quale si usa il processo totale sarà più o meno
inquinante e l’utilizzo dell’idrogeno sarà utile per ridurre l’inquinamento atmosferico e l’effetto
serra.
Il problema in questo caso si sposta sulle fonti energetiche utilizzate per produrre l’energia
elettrica.
E’ chiaro che se si continuano ad utilizzare quelle attuali, come carbone, petrolio, metano,
nucleare,
la situazione resterà invariata. Sposteremo i luoghi di inquinamento, ridurremo un po’ i consumi
perché gli impianti grandi hanno un rendimento migliore di quelli piccoli, ma non otterremmo
nulla
per quanto riguarda l’effetto serra.
Si dovranno quindi utilizzare per produrre energia elettrica, delle nuove fonti non inquinanti e
possibilmente rinnovabili. Fra le principali candidate ci sono l’energia solare, eolica, marina e
quella derivata da biomasse vegetali. Altra possibilità è quella dell’energia termonucleare,
derivante
dalla fusione atomica, una volta che sarà disponibile.
Si tratta di tecnologie totalmente diverse una dall’altra, e in molti casi da sviluppare, almeno
dal
punto di vista industriale. Infatti una cosa è la realizzabilità di un processo allo stadio di
prototipo,
un’altra è la sua industrializzazione.
Le più promettenti a mio avviso sono l’energia solare e quella derivante da biomasse.
Per la produzione di energia elettrica a partire dal sole si possono utilizzare diverse tecnologie.
Quella fredda prevede l’uso diretto di pannelli fotovoltaici e può essere utilizzata per impianti
medi
e piccoli. Quella calda, utilizzabile in impianti molto grandi, prevede l’utilizzo di specchi che
concentrano i raggi solari per riscaldare un fluido a sua volta utilizzato per produrre energia
elettrica. Entrambe richiedono investimenti più o meno grandi e potranno diventare
concorrenziali
in funzione anche degli incentivi e delle politiche fiscali seguite dagli stati. Si tratta comunque
di
tecnologie che potranno sostituire le attuali a medio lungo termine.
La produzione di energia a partire da biomasse è invece tecnologicamente realizzabile, anzi
all’estero ne esistono degli ottimi esempi. Qui il problema è organizzativo perché si devono
impiantare culture ad hoc, a secondo dei luoghi di coltivazione, ad esempio sorgo, robinie,
ecc.. I
prodotti agricoli devono essere poi raccolti e il loro residuo fibroso e legnoso bruciato in
piccole
centrali ad alta tecnologia che produrranno elettricità. La combustione produce CO2 che però
è la
stessa che sarà assorbita dalle nuove piante in crescita. Il bilancio globale per la produzione
di CO2
è quindi uguale a zero
Le biomasse ci riportano al secondo metodo per produrre idrogeno: quello chimico.
Per via chimica è possibile produrre idrogeno a partire da molte fonti: idrocarburi, gas naturali,
biomasse. In ogni caso uno dei metodi più semplici prevede di ricavare dal petrolio il metanolo.
Da
questo è possibile ricavare idrogeno ed CO2. Lo stesso si può fare a partire dal metano.
L’idrogeno
prodotto in questo modo però non risolve il problema della produzione di CO2. Quella prodotta
dalle reazioni utilizzate deriva infatti da combustibili fossili ed è quindi “aggiunta” all’atmosfera.
Se
si utilizzano invece opportune biomasse, con coltivazioni ad hoc di sorgo, mais, grano o riso
da
queste si può ricavare un alcol, etanolo (quello contenuto anche nel vino). Dall’etanolo, che
ha una
formula chimica molto simile al metanolo è possibile ugualmente ricavare idrogeno. L’anidride
carbonica prodotta deriva in questo caso dalle piante e sarà da esse riassorbita durante la
nuova
crescita. Il vantaggio di ricavare idrogeno dal metanolo o dall’etanolo è che è possibile
utilizzare
anche apparecchiature molto piccole che possono essere alloggiate su veicoli e natanti.
Si vede quindi come l’idrogeno sia solo un mezzo per immagazzinare l’energia primaria che
deriva
da un’altra fonte.
Ci si potrebbe chiedere ad esempio a che scopo produrre l’idrogeno con l’energia solare e
perché
non utilizzare direttamente l’energia elettrica. Il motivo fondamentale è che l’energia solare
non è
disponibile quando serve, quindi l’energia disponibile va immagazzinata per utilizzarla in
momenti
diversi. Purtroppo l’energia elettrica è facilmente trasportabile, ma il suo immagazzinamento è
difficile. Le batterie ad esempio sono ingombranti, pesanti, costose ed inefficienti. L’idrogeno,
che
può essere trasportato facilmente quasi come l’elettricità, può anche essere immagazzinato,
in forma
gassosa o liquida, ed utilizzato in luoghi e in momenti diversi. L’altro vantaggio dell’idrogeno è
che
può essere utilizzato anche in apparecchiature esistenti, come i motori a combustione
interna, con
piccolissime modifiche, senza costringere a ripensare totalmente la catena di utilizzo, cioè le
automobili ad esempio.
Il principale problema dell’idrogeno è che allo stato attuale non esiste una rete di distribuzione
sul
territorio. La sua creazione comporterà degli ingenti investimenti e dei tempi lunghi. Infine
sarà
determinante la politica fiscale sui carburanti. Ricordiamoci che al netto delle tasse l’energia
derivata dal petrolio è ancora oggi la più economica.
In conclusione l’utilizzo dell’idrogeno, sia per mezzo di motori o bruciatori tradizionali, sia per
mezzo di fuel cell, consentirà di realizzare veicoli e impianti di riscaldamento che non
produrranno
inquinanti, in quanto il suo residuo della combustione è vapore acqueo. Se l’energia utilizzata
per
produrlo sarà intrinsecamente pulita l’inquinamento sarà drasticamente ridotto e così
l’immissione
di gas serra nell’atmosfera.
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