Energie alternative: il ruolo dell'idrogeno

[Rimosso]

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.
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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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[Rimosso]

Up.

[hgt]

[hgt]

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[SiVe79]

Come al solito i tuoi post sono sempre molto interessanti, FrancescoC.
Mi dispiace di non averti risposto prima.
Il problema energetico è attualmente il più importante da risolvere se non ci vogliamo autointossicare.
Apprendo con piacere la tecnica delle biomasse che non conoscevo, in proposito ho una domanda: mi sembra di aver capito che si ricava energia per l' elettrolisi bruciando biomasse e la CO2 che ne viene fuori, essendo prodotta da biomasse viene riassorbita dalla natura ma se fosse così la natura stessa potrebbe anche riassorbire il CO2 prodotto in altro modo! Penso di non aver ben capito questo punto. Forse è l'ora!

Per il resto sono rimasto stupito dall' interesse mostrato a Dubai per le BMW ad idrogeno, nella terra dei petrolieri, hanno riscosso successo a detta loro perchè le società petrolifere sarebbero interessate a cercare nuove soluzioni in caso di esaurimento dei giacimenti e trovano nella produzione di idrogeno mediante elettrolisi proveniente da energia solare un' interesante investimento per il futuro;
Secondo te è vero o è la solita affermazione di circostanza?

Trà le fonti pulite per ricavare idrogeno io sapevo che c'era anche lo sfuttamento delle centrali idroelettriche, in particolare sapevo che la Norvegia, che ha una bassa densità di popolazione e un' infinità di cascate, usa il surplus di energia idroelettrica proprio per fare l' elettrolisi dell' acqua!!

Che ne pensi dell' ideona di Rubbia di mettere la CO2 prodotta sotto il mare? Non mi sembra troppo saggia eppure è uno che la sà lunga!!!

[Rimosso]

Sive per quanto riguarda la CO2 il problema è che se ottieni energia bruciando biomasse, o utilizzando l'etanolo da esse derivato in un reformer per produrre idrogeno da usare in una fuel cell, la CO2 liberata è quella contenuta nelle biomasse utilizzate. Se ne fai crescere altrettante la CO2 assorbita è la stessa, come quantità, di quella prodotta. Se utilizzi combustibili fossili AGGIUNGI nuova CO2 all'atmosfera. Questa CO2 è stata assorbita milioni di anni fa' e sepolta sottoterra. Perciò è un'aggiunta netta. Le piante esistenti prima o poi moriranno o saranno bruciate e la loro CO2 sarà assorbita da nuove piante. Ma quella aggiunta proveniente da combustibile fossile sarà sempre in più. C'è la prova di ciò e anche le misurazioni da satellite rivelano che l'emissione di raggi infrarossi dalla Terra è dTerra si sta scaldando.
E' interessante quello che fanno in Norvegia, ma purtroppo da noi le sorgenti idroelettriche sono quasi completamente sfruttate ed è difficile incrementarle.
Rubbia ha i suoi motivi per dire quello che dice. In Italia siamo grandissimi importatori di petrolio e metano, che passa quasi tutto per l'ENI!!
Secondo me piuttosto che investire in queste tecnologie che devono ancora essere provate sarebbe meglio puntare sul solare e sulle biomasse. Oppure riprendere gli studi sulla fusione fredda, che è stata troppo frettolosamente abbandonata.
Mi sembra infine credibile che iil Dubai ed altri produttori di petrolio pensino al futuro: il petrolio prima o poi si esaurirà o sarà sostituito come fonte di energia, ma molti dei paesi produttori sono anche paesi tropicali, con abbondanza di sole. Potrebbero quindi continuare ad essere i fornitori di energia del mondo. Anche alcune compagnie petrolifere più all'avanguardia, quali Shell e BP, stanno pensando di investire in idrogeno ed energie alternative, trasformandosi in compagnie dell'energia.

x hgt: per scriverlo poco, forse un'ora. Per sapere quello che ho scritto molti anni, forse tutta la vita. Vedi un po' quello che sai tu.

Francesco

[SiVe79]

Cosa intendi per fusione fredda? Che io sappia è stato un' errore!!! Non esiste!
Esiste invecie la fusione nucleare realizzata unendo due atomi di idrogeno, o meglio di due suoi isotopi Trizio e Deuterio, che però genera calore. Gli studi in questo campo continuano anche se meriterebbero più attenzioni. Anche all' ENEA di Frascati la studiano nonostate i risultati non siano eclatanti.
L' anno scorso c' era la settimana della scienza ed erano aperti al pubblico l' ENEA, l' INFN e l' ESA tutti nei pressi di Frascati; è stata una gita molto interessante.
Ho visto anche un' ipotesi di centrale a fusione nucleare, chi sà se e quando riusciranno a realizzarla.
Forse ti riferivi alla fusione nucleare.
Grazie per la spiegazione, ciao, Simo.

[animesalve]

W Montoja, w BMW

Sono d'accordo con BMW e mi sembra anche più logico approfittare di una nuova fonte di energia utilizzando però le apparecchiature già esistenti come i motori termici.
Sarebbe auspicabile, per ridurre i tempi di immisione sul mercato, che si fondassero dei consorzi tra grandi produttori case automobilistiche pe r cercare di sfruttare uno standard al meglio e di commercializzare solo quello.
Il resto ( fuel cells) da proseguire solo come ricerca,

[Rimosso]

Sono d'accordo anche io che la soluzione di BMW che prevede di utilizzare un normale motore a ciclo Otto alimentato ad idrogeno sia la più facilmente perseguibile. Non richiede infatti grossi cambiamenti nel modo di produrre auto e quindi nemmeno grossi investimenti. L'unico problema, comune peraltro alla soluzione a fuel cell, è la produzione di idrogeno, che dovrebbe venire da energia pulita e rinnovabile e la creazione di una rete di distribuzione. Le previsioni di BMW sono ottimistiche, prevedendo una rete di distributori presso le sue concessionarie entro il 2010 e una produzione al 50% di motori ad idrogeno entro il 2020. Speriamo!
La fusione fredda, che aveva suscitato grandi speranze alla fine degli anni 80, è stata accantonata troppo presto considerandola un errore o impossibile. In realtà non si sono compiuti sufficienti esperimenti e ricerche enon è mai stata dat una spiegazione convincente di certi fenomeni di produzione di energia in soluzioni di acqua pesante,contenenti metalli nobili quali platino o palladio saturati di deuterio. Ho trovato al riguardo un sito interessante:
http://www.mv.com/ipusers/zeropoint/

x Animesalve: mi piace quello che hai inserito nella tua firma a proposito del gasolio. Se tutti usassimo auto diesel a iniezione diretta l'inquinamento anche da CO2 scenderebbe immediatamente del 30-40% perchè consumeremmo il 30-40% di carburante in meno. Con la mia BMW 320d faccio in media 15 km/l perchè ho il piede pesante, ma andandoci leggeri si può arrivare tranquillamente a 18-20, senza andare poi tanto piano. Con un'equivalente a benzina potrei fare 10-11 al massimo.
Ciao,

[animesalve]

uahu, c'hai la 320 d che fortunello che sei, è la migliore sul mercato!!!!!