Le celle a combustibile

Sostenibilità: la ricerca di energia pulita per il legame a lungo termine

di Yves Martin, L'Argus de l'Automobile, 6.2.2003

Cosa succederà al petrolio nel cuore delle nostre auto? Se più sistemi sono in linea, nessuno può vincere, la sfida è così difficile da vincere.

Il problema dei trasporti

Essendo diventato uno strumento indispensabile, il trasporto è braccato dal suo nemico n ° 1, l'inquinamento. In effetti, la produzione sempre crescente di anidride carbonica (C02), responsabile dell'effetto serra che causa il riscaldamento globale, è diventata una delle principali questioni ambientali. Ecco perché un gran numero di paesi industriali - ad eccezione degli Stati Uniti - hanno firmato nel 1997 l'accordo di Kyoto, in cui si sono impegnati a ridurre la loro produzione di C02.

Dopo questa convenzione, le autorità europee hanno introdotto norme antinquinamento draconiane per l'automobile.

Tuttavia, limitare le emissioni inquinanti delle automobili non è fine a se stesso. Inoltre, come sottolinea Pierre Zerlauth, coordinatore tecnico durante il Challenge Michelin, "gli inquinanti locali (ndr: a livello dell'auto stessa) sono meglio controllati". Va inoltre tenuto conto dell'inquinamento generato dalla filiera - dallo stoccaggio alla distribuzione dell'energia utilizzata in automobile. Si parla quindi di bilancio energetico globale, ovvero di inquinamento "dal pozzo alla ruota".

"Dal pozzo alla ruota"

Sono stati effettuati studi su diverse fonti energetiche al fine di determinare la più vantaggiosa in termini di riduzione delle emissioni di C02.

Tra questi ci sono GPL (gas di petrolio liquefatto), NGV (gas naturale per veicoli), elettricità, idrogeno (usato come combustibile o in una cella a combustibile).

Tuttavia, come sottolinea Philippe Pinchon, direttore del centro risultati motori-energia dell'IFP (Istituto francese del petrolio): “Quando parliamo di bilancio energetico, dobbiamo tenere conto di quattro fattori: l'effetto serra , efficienza energetica, costo e disponibilità di energia. "

È qui che diventa complicato! Prendiamo ad esempio il motore elettrico: il più ecologico che ci sia. A seconda del metodo adottato per la produzione di energia elettrica, l'equilibrio ecologico può essere disastroso. Ad esempio, quello prodotto in Germania, da centrali termiche alimentate a carbone, mostra un saldo negativo con una produzione di C02 di 460 grammi per kilowattora, che corrisponde all'incirca alla media europea. Al contrario, l'elettricità prodotta dalle centrali nucleari francesi emette solo 100 g / kWh. Il risultato più disastroso è quello della Grecia dove la produzione di elettricità genera circa 900 g / kWh di C02.

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Seguendo questo ragionamento, ci rendiamo conto che l'uso di una cella a combustibile non è così ecologico come quello.

Esistono infatti due metodi per produrre idrogeno, combustibile base per una cella a combustibile: o viene generato a bordo del veicolo, tramite un reformer (dispositivo che estrae l'idrogeno dagli idrocarburi), oppure proviene da centrali elettriche e quindi distribuito come combustibile convenzionale (in forma gassosa o liquida). Se la prima soluzione riduce la produzione di C02, emette molti altri inquinanti nocivi per l'ambiente a causa del controllo incompleto del reforming. Ecco perché è preferibile produrre idrogeno in una centrale dove il processo è meglio controllato, ma in questo caso si pone il problema (insolvente?) Della distribuzione e dello stoccaggio dell'idrogeno.

Facendo riferimento alle emissioni Tabella C02 di seguito, vediamo che l'uso dell'idrogeno liquido non ha alcun interesse.

L'energia necessaria per liquefare il gas è infatti significativa e aumenta del 50% la produzione di CO2 di questo settore. Il vantaggio quindi torna nell'utilizzo dell'idrogeno compresso. Anche in questo caso, a seconda del paese e della fonte di estrazione, il pedaggio varia da estremo a estremo. In tal modo,il miglior risultato si ottiene quando l'idrogeno viene prodotto dal gas naturale utilizzando l'elettricità delle centrali nucleari francesi. Questa soluzione ha però l'inconveniente di un prezzo di costo esorbitante, da 24 a 29 euro per gigaJoule (contro 7 euro / GJ per la produzione e distribuzione super 95 e 98 senza piombo e 6 euro / GJ per il gasolio. e 13 EUR / GJ per il GPL).

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La soluzione è quindi combinare più soluzioni al fine di trarre il massimo beneficio da questi settori.

Quindi, l'auto che offrirebbe il miglior rapporto tra costo, inquinamento ed efficienza dovrebbe adottare un motore diesel ibrido e un motore elettrico con una batteria di grande capacità (in grado di immagazzinare molta energia) e dotata di una batteria. carburante alimentato da idrogeno compresso. Unica vettura ibrida commercializzata in Francia (ndr: a un prezzo ancora molto alto), la Toyota Prius è ancora molto lontana da questa raffinatezza.

Tabella comparativa delle tecnologie di trasporto (clicca per ingrandire)


Diesel; Diesel FT Fischer-Tropsch diesel (diesel sintetico); DME dimetil etere (combustibile sintetico); Esteri metilici EMVH di oli vegetali: benzina; ETBE etil-tertio-butil-etere (ottenuto dalla fermentazione di zucchero di barbabietola o mais e petrolio); etanolo EtTOH; gas naturale ; GPL; Carburante H2; H2 compresso; Liquido H2; metanolo MeOH; benzina

Il preoccupante aumento di C02

Per un secolo l'effetto serra ha avuto la tendenza a farsi travolgere, provocando un generale innalzamento delle temperature, tramite l'aumento dell'anidride carbonica (C02) contenuta nell'atmosfera. Questo gas da solo è responsabile della metà di questo fenomeno.

La concentrazione di CO02 è ora un quarto superiore a quella del secolo scorso. Un livello di inquinamento mai raggiunto negli ultimi 600 anni.

Questa anidride carbonica deriva principalmente dall'utilizzo di combustibili fossili (carbone, olio combustibile, gas naturale) in diversi settori di attività: industria, energia e trasporti. Rappresentano più di un quarto delle emissioni di C02 nei paesi industrializzati e questa percentuale continua ad aumentare. Le numerose prospettive delineate dall'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA) prevedono un forte aumento delle emissioni totali di C02 nel prossimo decennio: tra il 31% e il 42% ...

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Da Rio a Kyoto, una lenta evoluzione

Nel giugno 1992, a Rio de Janeiro, 178 paesi e 50 aziende internazionali si sono impegnati per lo sviluppo sostenibile e hanno firmato un accordo volto a stabilizzare le concentrazioni di gas serra, tutte le fonti di produzione insieme (piano d'azione internazionale chiamato Agenda 21). Questa convenzione quadro ha quindi raccomandato ai paesi sviluppati di ridurre il loro livello di emissioni a quello del 1990.

Tre anni dopo, a Berlino, gli States hanno avviato un nuovo processo che dovrebbe portare alla riduzione delle emissioni di C02. Un protocollo è stato adottato nel dicembre 1997 al termine della conferenza di Kyoto. Solo gli Stati Uniti non l'hanno firmato.

L'Unione Europea, da parte sua, si è impegnata a ridurre la propria produzione di CO8 dell'2% entro il 2010. Tale riduzione sarà distribuita secondo i livelli di emissione registrati nel 1990 nei vari Paesi membri, il loro fabbisogno di sviluppo e demografia. Pertanto, l'obiettivo per la Germania è una diminuzione del 21%, quello della Grecia, un aumento limitato al 25%, e quello della Francia, l'uguaglianza.

Il parco auto rappresenta circa il 12% della produzione totale di CO2 prodotta dall'uomo nel continente e il 2% a livello globale. Nel 1995, una nuova vettura europea ha emesso 165 g / km, contro i 191 g / km di una giapponese e 260 g / km per un'americana.

Nel luglio 1998, l'Associazione dei costruttori europei di automobili (ACEA) ha assunto un impegno con la Commissione europea. Ciò include un duplice scopo. Inizialmente l'Associazione si impegna a produrre vetture per il mercato europeo le cui emissioni di CO2 non supereranno i 120 g / km nel 2012 (ovvero un consumo medio di 4,9 l per 100 km). Si è poi impegnata a rispettare un livello intermedio per le auto vendute nel 2008, con un livello medio di emissioni di CO2 di 140 g / km, ovvero un consumo medio di 5.7 l per 100 km.

Ulteriori informazioni sulle celle a combustibile

- Scienze articolo comparativi et Avenir
- studio CHP con una cella a combustibile

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