Appena qualche giorno fa abbiamo pubblicato una breve riflessione sul concetto di risorse “finite” applicate al mondo dell’energia pulita. In sostanza appare chiaro e anche se un po’ paradossale, ma non vedo come potrebbe essere altrimenti, come anche le risorse energetiche cosiddette rinnovabili, debbano sottostare alla stessa legge cui sono soggette le fonti fossili. La differenza, che tuttavia non è banale, consta semplicemente nel fatto che per quel che riguarda le risorse rinnovabili per antonomasia, solare ed eolico, non è la fonte primaria di energia ad essere soggetta a consumo, ma lo sono le materie prime impiegate per trasformare quell’energia in qualcosa di utilizzabile. Minerali spesso rari, per esempio, ma anche materie prime già largamente impiegate.
Bene o male questo è un problema cui si dovrà cercare di far fronte, magari ottimizzandone l’impiego. Difficile però che si possa imporre a stati sovrani come ad esempio la Bolivia, che detiene nel suo sottosuolo circa la metà delle riserve di Litio del pianeta, di esercitare il controllo del mercato, né più né meno come fanno oggi i paesi ricchi di petrolio, gas o carbone. Per esempio, da quando è esplosa la tecnologia degli ioni di Litio per gli accumulatori, le quotazioni delle compagnie che lo estraggono sono salite considerevolmente e non accennano a fermarsi. Una discreta opportunità di investimento certamente, ma anche un chiaro segnale che il gioco si sta soltanto spostando altrove.
In queste pagine estratte dal numero di maggio del mensile Automobile, c’è un simpatico giochino vero-falso, applicato alle auto elettriche. Tra le qualità (ancora piuttosto dubbie) che questi veicoli si pensa possano avere, si scopre anche qualche difetto non banale, sia di ordine pratico che strutturale che economico. Dal punto di vista pratico, se è vero che un’utilitaria elettrica può già avere un centinaio di km di autonomia, è anche vero che prima di farne altri ha bisogno di essere ricaricata. Per cui se il percorso quotidiano è già importante, l’auto poi non sarà più disponibile fino all’indomani, a meno di non avere delle batterie di ricambio sotto il materasso. Ma qui sorge un altro problema, più che altro economico. Le batterie costano oggi 500 Euro a Kwh e sembra possano durare per circa 2000 cicli. Questo significa forse che potranno durare anche cinque d’anni (effetto memoria pur limitato a parte), ma anche che in quel lustro una ricarica non avrà il semplice costo del prelievo dalla rete, ma si dovrà aggiungere il costo del rinnovo delle batterie. Questo per altri versi accade anche oggi con le auto tradizionali e non può essere considerato un limite, ma è comunque un aspetto del quale occorre tener conto.
Mi sembra un po’ strano poi che si possa liquidare il problema del fabbisogno energetico semplicemente dicendo che qualora le auto elettriche dovessero effettivamente prendere piede, questo non salirebbe in modo considerevole, e, come già detto quando abbiamo scherzato un po’ sulla Smart Electric Drive, in tempi di difficoltà nella produzione di energia come quelli attuali non mi sembra una questione da poco. Certo, se dovessero magari aumentare di numero ma restare comunque una nicchia del settore, non avremmo probabilmente problemi, ma così facendo al contempo non avremmo risolto nessuno dei problemi già esistenti.
E’ indubbiamente un mondo ancora tutto da scoprire, con il tempo e con l’arrivo di nuove tecnologie potrà anche diventare interessante, ma oggi e per parecchi anni ancora, ci penserei su prima di pensare di aver risolto una buona parte dei nostri problemi.
Sui costi delle batterie. Si tratta di un elemento importante, sono d’accordissimo. Oggi si trovano buone batterie litio-ferrofosfato a 500€/kWh.
Un’auto riesce ad avere percorrenze intorno ai 7-10 km/kWh, e si parla anche in quest’articolo di 2000 cicli di ricarica. Fatti i conti, abbiamo un costo delle batterie di 2,5-3,5 cent/km, per un’auto che fa 15 km con un litro farebbe circa 45 cent a litro di benzina risparmiato.
Per le batterie al piombo da autotrazione i costi sono decisamente più svantaggiosi, costano 200 euro/kW e se va bene durano 300 cicli.
Una nota: mai visto effetto memoria in batterie al litio moderne. Anzi, molto meglio se le ricarichi tutte le volte che puoi, anche se sono ancora al 90% della carica.
Beh, in compenso Rifkin nel Masterplan per Roma presentato ieri ha fatto intravvedere grandi progetti per l’idrogeno, lo vuole utilizzare per accumulare l’energia prodotta da fotovoltaico e geotermico (produzione elettrica da geotermico a Roma ?!?).
Insomma, Roma sarà una citta rinnovabile ed energeticamente autosufficiente e si creeranno, ovviamente, una montagna di posti di lavoro ‘verdi’…. spendendo una quisquilia come 10 miliardi di €.
http://iltempo.ilsole24ore.com/roma/cronaca_locale/roma/2010/06/01/1165117-svolta_verde_dieci_mosse.shtml
http://www.comune.roma.it/was/repository/ContentManagement/information/P1508023356/rifkin%20decalogo%20versione%20corretta.pdf
Visti anche i tempi di crisi non sarebbe ora di smetterla di riciclare i falsi profeti come Rifkin….. e smetterla di pagargli inutili consulenze?
Perfettamente d’accordo. Anche perché le consulenze di Rifkin si fan pagare MOOLTO care.
Ad una conferenza sulle applicazioni dell’idrogeno ho chiesto al relatore se vedeva delle applicazioni nell’accumulo di energia su larga scala. No, troppo inefficiente difficile da stoccare, ingombrante, anche se per applicazioni statiche si possono usare celle a carbonati fusi (enormi e lavorano ad alta temperatura) che non han bisogno di platino.
Mi continuo a chiedere a cosa possa servire, in pratica, l’idrogeno, al di là di applicazioni di nicchia (come la saldatura o certi processi chimici).
Comunque attualmente il 98% della produzione mondiale di idrogeno è basata su fonti fossili…. il processo più utilizzato è lo steam reforming del metano…. processo che produce CO2.
Giustissimo! fra l’80 e il 90% dell’idrogeno è prodotto per steam reforming del metano e non per elettroli dell’acqua. Chiedo venia.
Ci sono però molti microrganismi che producono idrogeno come materiale di scarto! Per ora il tutto è fermo a studi di laboratorio o impianti pilota per valutarne la reale fattibilità, alla luce dei costi di impianto e di gestione, oltre che del substrato da utilizzare (soprattutto riguardo alle colture da energie in conflitto con quelle da alimentazione).
la Scienza va avanti…
Ciao Gianluca, grazie per la spiegazione
Sono d’accordo con Elmar sul fatto che la CO2 come inquinante sia solo una cattiva invenzione, non sono d’accordo sul fatto che i motori euro 5 producano solo vapore acqueo e CO2. E non sono d’accordo sul fatto che l’auto elettrica non abbia futuro: l’idrogeno va inteso come combustibile per le famose celle che producono energia elettrica, e non come mezzo per accumulare energia. Sono 2 concetti diversi, ci vorrebbe un esperto per spiegare ciò, e io purtroppo non lo sono.
Ciao Carmelo…
volevo dirti che l’idrogeno è solo un mezzo di energia.
Provo a spiegarti come stanno le cose senza usare numeri…
Partiamo dall’energia elettrica; come viene prodotta? trasformando l’energia chimica (quella delle reazioni di combustione delle fonti fossili soprattutto, o di fusione nucleare) o l’energia meccanica in “corrente”.
Per produrre idrogeno si deve consumare dell’energia elettrica per separare questo elemento in forma di H2 dall’acqua. Quando viene “bruciato” nelle celle a combustibile, l’energia che se ne ricava è per forza di cose inferiore a quella necessaria per produrlo (secondo principio della termodinamica).
Ecco perchè, accumulare l’energia elettrica tal quale significherebbe non avere le perdite dovute a questo passaggio. Qui c’è il grande problema: gli accumulatori di energia elettrica, le batterie, di cui conosciamo bene i fattori limitanti!
Ed ecco come, l’idrogeno, sia un mezzo molto versatile per accumulare moooooolta più energia di quanta non se ne possa accumulare con delle batterie, a parità di costo (“basta” un serbatoio idoneo…), e senza alcuni dei problemi legati alle batterie.
Spero di essermi spiegato; anche perchè vado un po di fretta…
Gianluca
L’auto elettrica non ha futuro. La capacità di stoccaggio di energia dei migliori accumulatori sulla base di ioni di litio è 0,5 Megajoule/chilogrammo. La capacità di stoccaggio di energia degli idrocarburi (benzina, gasolio) è di 40 Megajoule/kg. Il rendimento della trazione elettrica è migliore per un fattore di 2. A uguaglianza di peso un auto elettrica ha un autonomia 40 volte inferiore.
Di recente è uscito una piccola auto elettrica. Gli accumalatori costano 8000 euro e sostituiscono il serbatoio. E chi compera una roba del genere?
I motori euro 5 non puzzano, non fanno fumo, non emettono idrocarburi mal bruciati. Emettono vapore acqueo e anidride carbonica. Che l’anidride carbonica sarebbe un’inquinante è solo una cattiva invenzione.
Il costo degli accumulatori sta calando rapidamente. Riguardo l’efficienza, comunque, l’elettrico ha un’efficienza (energia meccanica /energia stoccata) vicino al 90%, mentre il tipico endotermico non supera il 25%. E il peso del serbatoio in un’auto è una piccolissima frazione del totale, quindi anche decuplicarlo (al limite) resta un’opzione. Per fare un esempio concreto il pacco batterie del mio scooter pesa 15 kg e garantisce 50 km di autonomia, quelli di 1 kg di benzina in un ottimo scooter 4 tempi, con prestazioni equivalenti.
Sul senso dell’auto elettrica. Sul CO2 ho un’idea differente da quella di questo blog, ma non credo che sostituire la produzione in centrale (sia pure con migliore efficienza) con quella al motore faccia quella enorme differenza.
C’è la riduzione degli inquinanti, e vivendo in una città soffocata dal traffico ti garantisco che c’è. Ma ancora, non è il punto fondamentale.
Per me il discorso è sostituire un sistema di mobilità basato sul petrolio con un sistema in cui si riesca a garantire un minimo di mobilità senza petrolio. Il petrolio è non rinnovabile, la produzione è in stallo da 7 anni ed entro (ottimisticamente) una decina d’anni sarà visibilmente ridotta. Un’auto elettrica con un 100-200 km di autonomia e tempi di ricarica di 1-2 ore (lo stato dell’arte attuale) ti consente questo.
Gianni buongiorno,
il punto è però che quel “minimo” di mobilità non risolve il problema, o meglio lo fa se si accetta una importante contrazione del sistema, e benché questo molti lo auspichino e perseguano, mi riesce difficile pensare che possa accadere. Ad ogni buon conto, circa l’autonomia delle auto elettriche, abbiamo parlato come avrai letto della Smart ED, la più piccola auto elettrica in corso di realizzazione. Bene, l’autonomia è di circa 100km in ciclo urbano (cioè andando piano) e ci vogliono poi 6 ore per ricaricarla da un’utenza domestica, a meno di non aumentare il Kw di quell’utenza, con tutto quello che questo comporta in termini di costi, infrastrutture, produzione e picchi di domanda.
gg
Io mi riferivo a prototipi realizzati a Firenze, con tecnologie “off the shelf” e quindi riproducibili su scala industriale senza particolari problemi. Ad es. il retrofit LiPo di una Cx elettrica, autonomia 100 km su ciclo misto, ricaricabile in 6 ore solo perché un caricabatterie ad 10 kW costa un po’ e poi serve il contratto casalingo da 10 kW. Il mio scooter elettrico, con una potenza disponibile di 1 kW, ricarica 2 kWh di batterie ricaricabili all’80% in 2 ore, ma può tranquillamente reggere velocità di carica 4 volte maggiori.
Le prestazioni naturalmente migliorano se un’auto è interamente pensata per l’elettrico. Se si guarda ai modelli in fase di realizzazione ci sono prestazioni interessanti, che attualmente vanno attorno a 150 km di autonomia. Ad es. la Nissan Leaf ha almeno 160 km di autonomia in ciclo misto, carica normale in presa di casa in 8 ore, carica veloce con presa industriale in 30 minuti (80%). La recente variazione della normativa che consente di avere un punto di prelievo elettrico in garage sulla stessa utenza apre la strada a sistemi di ricarica veloce. Il neo è ancora il prezzo, intorno ai 30 mila dollari. La Renault sta sviluppando un’auto simile.
Io sono convinto che alla faccia delle diffuse velleità di decrescita (a parole) il mercato non accetterà mai la mobilità ridotta consentita da un’auto elettrica con un 100-200 km di autonomia.
Siamo tutti d’accordo che le auto vengono usate per il 90% del tempo solo dal guidatore e che la percorrenza media è di meno di 80 km al giorno…. e che quindi a rigor di logica delle vetturette elettriche monoposto con 100 km di autonomia dovrebbero andar via come il pane. Ma nei fatti non è così, il mercato però vuole altro, chi compra un’auto vuole POTENZIALMENTE poterci andare in vacanza e quindi farci 800 km in un giorno, vuole poterci caricare tutta la famiglia con tutti i bagagli e vuole delle prestazioni decenti.
Quindi a mio parere se si vuole fare qualcosa di ragionevole nel breve termine bisogna puntare su auto ibride plug-in con prestazioni e capacità di carico pari alle auto attualmente in commercio che garantiscano un’autonomia puramente elettrica anche solo di 50 km, questo tipo di auto permetterebbe di ridurre gran parte dell’inquinamento che invade le nostre città…. e spianerebbe la strada alle auto elettriche ‘vere’ che cominceremo a vedere tra una ventina d’anni.
Il problema “accumulatori di energia elettrica”, è uno degli scogli più grossi da superare per svincolare il mondo dei trasporti dai motori termici!
L’uso del litio è stato solo uno dei passi avanti fatti finora…e non l’unico: sono infatti allo studio, e già in fase di test, delle batterie che sfruttano un pastello di alogenati di sodio.
Certamente ci vorrà ancora del tempo prima che queste batterie raggiungano standard di affidabilità elevati come le batterie al litio o le più vecchie e quasi indistruttibili batterie al piombo.
Ma la scienza va avanti…
Per l’idrogeno…è troppo dispendioso come “mezzo accumulatore”, visto che abbiamo carenza di energia…a meno di non super incentivare il nucleare!
PS: il link da cui ho tratto quest’informazione http://ge.geglobalresearch.com/blog/ges-new-ups-battery-technology-durathon/comment-page-1/#comment-26411
La soluzione ci sarebbe, almeno credo, ed è sotto gli occhi di tutti, ma pochi lo sanno. Sono decenni che si fanno ricerche sull’utilizzo dell’idrogeno: negli anni ’90 a Montreal, se non ricordo male, era stato condotto un esperimento pilota su alcuni autobus urbani a trazione elettrica, su cui erano state montate delle serie di batterie di celle a combustibile (idrogeno). Ogni batteria erogava energia pari a 90 cv, ma era enorme. 90 cv per far viaggiare un’automobile sono più che sufficienti; ora io mi chiedo: possibile che in tutti questi anni la ricerca non abbia trovato il modo di ridurre le dimensioni delle celle mantenendo invariata la loro capacità, come avviene in altri settori della ricerca tecnologica? pensate che meraviglia! auto, bus, camion mossi da motori elettrici (e non termici!) alimentati da idrogeno: niente rumore, niente inquinamento, unica emissione: vapore acqueo. ho paura che sia finito tutto nel dimenticatoio, perchè manca la volontà politica di effettuare un cambio di rotta epocale.
carmelo
L’idrogeno ha un sacco di problemi. Alcuni già illustrati (bassissima resa, sotto il 50%, del processo elettrolisi-celle a combustibile), ma anche quello sottolineato nell’articolo. Non esistono ad oggi alternative alle celle a combustibile al platino, e il platino costa ed è raro. C’è abbastanza litio per ipoteticamente sostituire il parco macchine mondiale esistente (supposto sia una buona idea) ma non c’è sicuramente abbastanza platino.
Le celle a combustibile poi sono oggetti delicati, che devono funzionare a carico costante. In un’auto occorre quindi mettere un sistema di batterie a volano.
E infine le densità di energia che puoi ottenere accumulando idrogeno (in pacchi ad idruri) non è poi molto diversa da quella delle batterie al litio.
Diciamo che oggi un’auto ad idrogeno costa il doppio-triplo di una al litio, ha la stessa autonomia, è molto più complessa e delicata, e fa uso di minerali disponibili in quantità più limitate.
Sui tempi di carica. Sarebbe l’unico vero vantaggio dell’idrogeno.
Ho comunque una discreta esperienza con uno scooter elettrico retrofittato con celle a litio polimeri, e si riesce tranquillamente a ricaricare all’80% in un’ora, il problema è la presa di potenza necessaria (per un’auto ti possono servire 10-15 kW).