L’idrogeno (H2) è un carburante alternativo che può essere prodotto da diverse risorse nazionali. Anche se il mercato dell’idrogeno come carburante per il trasporto è agli inizi, il governo e l’industria stanno lavorando per una produzione e distribuzione pulita, economica e sicura dell’idrogeno per un uso diffuso nei veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV). I FCEV leggeri sono ora disponibili in quantità limitate per il mercato dei consumatori in regioni localizzate a livello nazionale e mondiale. Il mercato si sta sviluppando anche per autobus, attrezzature per la movimentazione dei materiali (come i carrelli elevatori), attrezzature di supporto a terra, camion medi e pesanti, imbarcazioni marine e applicazioni stazionarie. Per ulteriori informazioni, vedere le proprietà del carburante e il Centro risorse per l’analisi dell’idrogeno.
L’idrogeno è abbondante nel nostro ambiente. È immagazzinato nell’acqua (H2O), negli idrocarburi (come il metano, CH4) e in altre materie organiche. Una delle sfide dell’uso dell’idrogeno come combustibile è quella di poterlo estrarre in modo efficiente da questi composti.
Attualmente, lo steam reforming, che combina il vapore ad alta temperatura con il gas naturale per estrarre l’idrogeno, rappresenta la maggior parte dell’idrogeno prodotto negli Stati Uniti. L’idrogeno può anche essere prodotto dall’acqua attraverso l’elettrolisi. Questo richiede più energia, ma può essere fatto usando energia rinnovabile, come il vento o il sole, ed evitando le emissioni nocive associate ad altri tipi di produzione di energia.
Quasi tutto l’idrogeno prodotto negli Stati Uniti ogni anno è usato per raffinare il petrolio, trattare i metalli, produrre fertilizzanti e trattare gli alimenti.
Anche se la produzione di idrogeno può generare emissioni che influenzano la qualità dell’aria, a seconda della fonte, un FCEV che funziona a idrogeno emette solo vapore acqueo e aria calda come scarico ed è considerato un veicolo a zero emissioni. Grandi sforzi di ricerca e sviluppo sono volti a rendere questi veicoli e le loro infrastrutture praticabili per un uso diffuso. Questo ha portato al lancio iniziale di veicoli leggeri di produzione per i consumatori al dettaglio nel nord e nel sud della California e alla disponibilità di flotte negli stati del nord-est.
Per saperne di più sull’idrogeno e le celle a combustibile dall’Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office.
Hydrogen as an Alternative Fuel
L’idrogeno è considerato un carburante alternativo secondo l’Energy Policy Act del 1992. L’interesse per l’idrogeno come combustibile alternativo per il trasporto deriva dalla sua capacità di alimentare le celle a combustibile nei FCEV a zero emissioni, il suo potenziale per la produzione nazionale, il suo tempo di riempimento veloce e l’alta efficienza della cella a combustibile. Infatti, una cella a combustibile accoppiata con un motore elettrico è da due a tre volte più efficiente di un motore a combustione interna a benzina. L’idrogeno può anche servire come carburante per i motori a combustione interna. Tuttavia, a differenza dei FCEV, questi producono emissioni dallo scarico e sono meno efficienti. Per saperne di più sulle celle a combustibile.
L’energia in 1 chilogrammo di idrogeno gassoso è circa la stessa dell’energia in 1 gallone di benzina. Poiché l’idrogeno ha una bassa densità di energia volumetrica, viene immagazzinato a bordo di un veicolo come un gas compresso per raggiungere la gamma di guida dei veicoli convenzionali. La maggior parte delle applicazioni attuali utilizzano serbatoi ad alta pressione in grado di immagazzinare idrogeno a 5.000 o 10.000 libbre per pollice quadrato (psi). Per esempio, i FCEV in produzione dai produttori di automobili e disponibili presso i concessionari hanno serbatoi da 10.000 psi. I distributori al dettaglio, che sono per lo più collocati nelle stazioni di servizio, possono riempire questi serbatoi in circa 5 minuti. Altre tecnologie di stoccaggio sono in fase di sviluppo, compreso il legame chimico dell’idrogeno con un materiale come l’idruro metallico o materiali sorbenti a bassa temperatura. Per saperne di più sullo stoccaggio dell’idrogeno.
I dati delle stazioni di rifornimento di idrogeno al dettaglio, raccolti e analizzati dal National Renewable Energy Laboratory, mostrano che il tempo medio di rifornimento di un FCEV è inferiore a 4 minuti.
La California è leader nella costruzione di stazioni di rifornimento di idrogeno per FCEV. A metà del 2020, 43 stazioni di idrogeno al dettaglio erano aperte al pubblico in California e altre 19 erano in varie fasi di costruzione o pianificazione. Queste stazioni servono oltre 8.000 FCEV. La California continua a fornire finanziamenti per la costruzione di infrastrutture a idrogeno attraverso il suo Clean Transportation Program. La California Energy Commission ha l’autorizzazione a stanziare fino a 20 milioni di dollari all’anno fino al 2023 e sta investendo in un primo centinaio di stazioni pubbliche per sostenere e incoraggiare questi veicoli a zero emissioni. Inoltre, 12 stazioni al dettaglio sono pianificate per gli stati del nord-est, con alcune di quelle che già servono i clienti delle flotte.
I produttori di veicoli stanno offrendo i FCEV solo ai consumatori che vivono in regioni dove esistono stazioni di idrogeno. Le stazioni non al dettaglio in California e in tutto il paese continuano anche a servire le flotte FCEV, compresi gli autobus. Molti centri di distribuzione stanno usando l’idrogeno per alimentare i veicoli per la movimentazione dei materiali nelle loro normali operazioni. Inoltre, sono stati fatti diversi annunci riguardanti la produzione di veicoli pesanti, come i camion di linea, che richiederanno stazioni di rifornimento con capacità molto più elevate rispetto alle stazioni esistenti per veicoli leggeri. Trova le stazioni di rifornimento di idrogeno in tutti gli Stati Uniti.