I motori a idrogeno possono essere un'alternativa alle celle a combustibile?

I motori a idrogeno sono motori a combustione interna che bruciano il carburante direttamente invece di generare elettricità in una cella a combustibile; poiché possono utilizzare l'esperienza di produzione dei motori esistente e la catena di fornitura, sono considerati una seria alternativa per i veicoli commerciali pesanti. Tuttavia, la loro efficienza è nettamente inferiore rispetto alle celle a combustibile, le emissioni di NOx devono essere tenute sotto controllo e le stazioni di rifornimento sono ancora poche. In altre parole, la risposta è chiara: in alcuni scenari sono una soluzione ragionevole, in altri sono ancora solo una promessa.

Qual è la differenza tra bruciare l'idrogeno e farlo passare attraverso una cella a combustibile?

Pensa al classico motore a benzina: invece della benzina inietta idrogeno, la candela genera la scintilla e l'idrogeno brucia. Semplice così. La cella a combustibile è tutt'altra cosa: converte l'energia chimica direttamente in energia elettrica senza combustione e fornisce quella elettricità a un motore elettrico. Un'analogia quotidiana: uno riscalda l'abitazione bruciando legna nella stufa, l'altro ottiene la stessa energia con una efficiente pompa di calore. Entrambi funzionano, ma il modo in cui utilizzano l'energia è molto diverso.

La conseguenza più concreta di questa differenza è l'efficienza. I confronti sottoposti a revisione paritaria dimostrano che un veicolo a cella a combustibile è quasi il doppio più efficiente rispetto a un veicolo con motore a combustione interna che brucia direttamente l'idrogeno. Considerando che l'idrogeno è un carburante costoso e scarso, questa differenza non è piccola, è enorme. Pensala in chilogrammi: con lo stesso serbatoio, con uno percorri cento chilometri in più, con l'altro no. Per chiunque abbia un budget e un'autonomia limitati, questo è un argomento serio.

D'altra parte anche la cella a combustibile ha un prezzo: materiali costosi come il platino, un sistema complesso e costi elevati. Il motore a idrogeno, invece, è un volto familiare. In altre parole, il confronto è tra "efficiente ma costoso" e "meno efficiente ma familiare ed economico".

Il più grande asso nella manica dei motori a idrogeno: l'infrastruttura produttiva esistente

Mettiti nei panni di un produttore di motori. Davanti a te ci sono due opzioni: costruire da zero la tecnologia delle celle a combustibile oppure sviluppare una versione a idrogeno preservando l'esperienza sui motori, le fonderie, la catena di fornitura e le linee di assemblaggio che hai a disposizione. La seconda opzione riduce i costi di ricerca e sviluppo e accelera l'ingresso sul mercato. Cummins sottolinea che questo approccio potrebbe garantire una riduzione delle emissioni di gas serra simile a quella delle celle a combustibile, con un costo iniziale inferiore.

Il secondo vantaggio è nascosto nei veicoli pesanti. I motori a combustione interna lavorano al massimo dell'efficienza con carichi elevati; e i camion trascorrono quasi tutta la loro vita proprio sotto carico elevato. Cioè il deficit di efficienza dell'H2-ICE pesa meno sui camion rispetto all'uso urbano di un veicolo passeggeri. Inoltre per l'autista di camion non c'è differenza: il serbatoio si svuota, fai rifornimento in pochi minuti e continui il viaggio. Il tempo di rifornimento rapido dell'idrogeno qui funziona davvero a pieno titolo.

L'idrogeno ha anche un carattere tecnico: i limiti di accensione sono incredibilmente ampi. Può accendersi con qualsiasi miscela tra il 4% e il 75% in volume; la benzina invece brucia solo in un intervallo dell'1,2-7,6%. Un ampio intervallo di accensione significa strategie di combustione flessibili adatte a carichi variabili. Per gli ingegneri dei motori è quasi come un pacchetto regalo.

Punto debole 1: Perdita di efficienza e dove va a finire l'energia

In una cella a combustibile gran parte dell'energia dell'idrogeno si converte direttamente in elettricità. In un motore a combustione invece una parte significativa della stessa energia si perde come calore; paghi il prezzo delle perdite termiche, dell'attrito, dello scarico. Il fatto che il veicolo a celle a combustibile sia due volte più efficiente significa che con la stessa quantità di idrogeno ti fermi a metà strada. Poiché il volume del serbatoio è già un problema con l'idrogeno (è un gas e occupa spazio anche compresso), la matematica dell'autonomia peggiora a favore della cella a combustibile.

Per questo occorre calcolare lungo tutta la vita del carburante se l'argomento "ma i motori costano meno" abbia una reale contropartita. Motore economico + consumo di carburante costoso, o sistema costoso + basso consumo di carburante? Nel registro delle ditte di camion questa domanda gira ogni giorno e la risposta non si è ancora consolidata.

Punto debole 2: Motore "pulito" ma che produce NOx

Quando l'idrogeno brucia non emette anidride carbonica; questo è il più grande argomento ambientale dell'H2-ICE. Ma l'azoto presente nell'aria, ad alta temperatura, si "innamora" dell'ossigeno e si formano gli ossidi di azoto (NOx). Soprattutto quando si brucia una miscela stechiometrica, cioè perfettamente bilanciata con l'aria, la temperatura di combustione sale alle stelle e la produzione di NOx diventa seria. Anche a valori di lambda bassi il motore può emettere molto NOx; per questo la stima e il controllo corretti delle emissioni sono critici.

La buona notizia è questa: il problema è controllabile. Cummins ha annunciato di aver ridotto i NOx fino al livello di 0,008 g/hp-ora, un valore che resta quattro volte al di sotto dei requisiti EPA 2027, e che il CO2 è sceso del 99,7%. Il ricircolo del gas di scarico raffreddato e i sistemi di post-trattamento avanzati rendono possibili questi numeri. La cattiva notizia è l'esistenza delle critiche: nei forum tecnologici vengono sollevate obiezioni secondo cui questi motori potrebbero non erogare la coppia equivalente al diesel o non rispettare i limiti di NOx via via più severi; addirittura alcuni fornitori figurano tra chi sostiene apertamente questo punto di vista prudente.

Punto debole 3: I distributori di carburante sono ancora pochi

Il motore più bello del mondo, senza carburante, si trasforma in una bara. Lo stesso Volvo Group afferma che la mobilità a idrogeno potrà diventare commercialmente praticabile solo quando veicoli, offerta di carburante e infrastruttura di rifornimento si scaleranno insieme. Cioè persino una parte delle aziende che producono questi motori ammette che il problema delle infrastrutture non è risolto.

Il lato speranzoso è il costo: si stima che il costo di produzione di idrogeno da elettricità rinnovabile potrebbe scendere fino al 30% entro il 2030. Attori come Volvo, Daimler Truck, Toyota, Bosch e Air Liquide hanno annunciato piani coordinati che coprono l'intera catena del valore dell'idrogeno e chiedono all'UE un finanziamento sincronizzato con le reti. Cioè, l'industria ha un piano per il problema; ma il piano e la stazione di servizio rifornita non sono la stessa cosa.

Cosa Fanno i Produttori? La Situazione di Toyota, BMW, Volvo e Cummins

Sul campo c'è davvero movimento, e per dirlo non serve essere ottimisti:

• Toyota Nella serie di gare Super Taikyu sta sviluppando in parallelo due tecnologie di motori a idrogeno e ha annunciato l'obiettivo di commercializzare i motori a combustione a idrogeno nel 2026, aumentando l'autonomia del 20%. A settembre 2026 è inoltre emerso un brevetto per un ibrido a combustione a idrogeno (EREV); secondo fonti secondarie la produzione potrebbe iniziare nel 2027 con qualche centinaio di veicoli al mese e scalare fino a 400.000 unità annue nel 2028. Ma attenzione: Toyota sviluppa questi motori principalmente attraverso le gare, non per l'uso stradale. E per quanto riguarda la vera vettura stradale a idrogeno, sembra ancora la Mirai a celle a combustibile.
• BMW ha aggiunto alla propria flotta logistica due camion a motore a idrogeno da 40 tonnellate e uno da 18 tonnellate; lo stabilimento di Ratisbona userà dal 2026 treni di trattrici a idrogeno e carrelli elevatori. BMW ha acquistato anche due camion a celle a combustibile per la stessa linea; opereranno sulla tratta Lipsia-Landsberg-Norimberga. Cioè anche BMW cammina su due strade.
• Volvo ha avviato i test su strada con camion pesanti a motore a combustione a idrogeno e pianifica un lancio prima del 2030. Allo stesso tempo sviluppa anche camion a celle a combustibile con la joint venture cellcentric. Non mette tutte le uova nello stesso paniere.
• Cummins 15L ha presentato il motore a idrogeno nel 2022; X15H è invece atteso per il 2027. Il motore a idrogeno 6,7L si basa su una piattaforma a accensione con candela collaudata e promette NOx ultra bassi.

Lo schema comune è chiaro: i grandi attori finanziano entrambe le vie dell'idrogeno. Nessuno sacrifica una all'altra, perché nessuno sa quale vincentrà.

In Quale Veicolo Ha Senso: Autovettura o Camion?

Riassumo in una tabella quanto detto finora; vedere i due sistemi di trasmissione fianco a fianco secondo gli stessi criteri chiarisce tutto:

Anche il consenso generale nel settore coincide con quanto dice il quadro: per i veicoli pesanti è lo scenario più ragionevole; nelle autovetture, invece, le FCEV a celle a combustibile mantengono il dominio. Perché il motore a idrogeno è debole nel segmento compatto urbano? Perché l'uso urbano avviene a basso carico, con predominanza di stop-and-go; non raggiungi mai la zona in cui il motore è più efficiente. Il camion, invece, vive in autostrada a carico elevato costante; qui il motore è al meglio.

Promessa o Realtà? Ecco la Sottile Linea

Il lato della promessa è reale: le conoscenze produttive e la catena di fornitura dei motori esistenti, i bassi costi iniziali, l'elevata efficienza a carico pieno nei veicoli pesanti e il rifornimento rapido sono vantaggi concreti. Non sono parole di marketing, ma realtà di fabbrica. I programmi per camion di Cummins, Volvo e BMW dimostrano che questi vantaggi sono stati messi alla prova sul campo.

Il lato della realtà è anche spietato: un'efficienza di circa la metà rispetto alla cella a combustibile, il problema degli NOx e i sistemi di depurazione obbligatori, un'infrastruttura dell'idrogeno non ancora scalata, lo sviluppo di Toyota orientato alle corse anziché all'uso stradale e obiettivi di commercializzazione per il 2026 nel segmento delle autovetture non ancora confermati da un prodotto concreto. Anche le cifre di mercato sono generose: diversi rapporti indicano per lo stesso mercato dimensioni diverse di gran lunga, perché persino il modo di definire il mercato è diverso. Invece di portare le cifre al collo come una collana, è più sano seguire anno per anno i reali lanci dei prodotti.

La mia valutazione è questa: L'H2-ICE non nelle autovetture, ma nei veicoli commerciali pesanti è sulla via per diventare un vero protagonista. Se gestisci una flotta di camion, è saggio tenere d'occhio i camion con motore a idrogeno. Se invece stai aspettando di acquistare la tua prossima automobile con motore a idrogeno, al momento non ha senso aspettare; persino Toyota continua a esporre in vetrina la Mirai a cella a combustibile per le autovetture. Il motore a idrogeno è una "tecnologia di transizione" o un'alternativa permanente? La risposta cambia a seconda della classe di veicolo di cui si parla - e oggi la risposta più onesta è: sì per il camionista, non ancora per l'acquirente di una berlina.

Fonti

• Veicoli a idrogeno: confronto tra efficienza della trasmissione e sostenibilità (Durkin et al., 2024)
• Celle a combustibile a idrogeno e motori a combustione - Volvo Group
• Potente ed efficiente nei consumi - ecco il futuro camion a idrogeno di Volvo
• La logistica di BMW Group testa i camion a idrogeno
• Portare la tecnologia dei motori a idrogeno a nuove vette - Toyota Global Newsroom
• Toyota presenta una nuova tecnologia che cambierà il futuro delle auto
• La Toyota Mirai 2026 - Toyota Pressroom
• Brevetto Toyota per un ibrido a combustione a idrogeno
• Il ruolo dei motori a idrogeno nella sostenibilità ambientale - Cummins
• Cummins contribuisce alla fondazione di un'alleanza per le tecnologie a idrogeno
• Motori a combustione interna a idrogeno e celle a combustibile a idrogeno - Cummins
• I vantaggi dei motori a idrogeno nei trasporti - Cummins
• Cummins presenta il motore a idrogeno da 15 litri - Trucking Info
• Modulo 3: L'uso dell'idrogeno nei motori a combustione interna - U.S. DOE
• Previsione delle emissioni di NOx nella combustione dell'idrogeno (Barış et al., 2024)
• L'applicazione dell'idrogeno come carburante nei motori a combustione interna (Falfari et al., 2023)
• Motori a combustione a idrogeno - Hy2Gen
• Il futuro dell'idrogeno - IEA
• Motori a combustione interna a idrogeno e politica dei trasporti neutralità tecnologica - Engine Technology Forum