Idrogeno e Combustibili Sintetici: Quale Promessa Diventerà Realtà nel 2030?

Nel 2030 le automobili a idrogeno perderanno contro quelle a batteria; la vera chance dei carburanti sintetici sta invece nei camion, nelle navi e negli aerei.
Nel 2030 le automobili a idrogeno perderanno contro quelle a batteria; la vera chance dei carburanti sintetici sta invece nei camion, nelle navi e negli aerei.

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Guardando al 2030, le auto a idrogeno probabilmente non avranno più alcuna possibilità contro le elettriche a batteria; i carburanti sintetici, invece, potrebbero non avere un ruolo reale nelle automobili, ma sì nei camion, nelle navi e negli aerei. Perché? Perché dietro a entrambi c'è una dura realtà di fisica ed economia: l'idrogeno converte solo il 40-60% dell'energia immessa in potenza utilizzabile, mentre l'e-fuel, se usato in un'automobile, richiede circa 5 volte più energia rispetto a un veicolo a batteria. Ma non preoccuparti, la storia non finisce qui - dai, insieme filtriamo le promesse dalla realtà.

In evidenza

  • Efficienza del veicolo a cella a combustibile 40-60%, nella batteria al litio-ione oltre il 90%
  • L'impianto Haru Oni di Porsche in Cile produce ancora circa 34.000 galloni all'anno invece dei 55 milioni di litri previsti
  • In California, nel terzo trimestre del 2023, 66 stazioni di rifornimento servivano 34.800 veicoli a cella a combustibile
  • L'obiettivo del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per le celle a combustibile ad uso commerciale pesante nel 2030 è 80 $/kW e 25.000 ore di durata
  • Secondo il modello del MIT CEEPR, i settori più promettenti sono i trasporti su lunga distanza con camion, la navigazione marittima a corto raggio e l'aviazione

Efficienza energetica: a ogni passo perdiamo qualcosa

Ora ti spiego il cuore della questione. Il metodo detto well-to-wheel (dal pozzo alla ruota) misura quanta energia sopravvive in tutto il viaggio dalla fonte fino alle ruote del veicolo. Pensala come un sacco di sabbia: ogni volta che cambi mano, un po' di sabbia si perde. Ed è proprio qui che iniziano i problemi dell'idrogeno e dell'e-fuel.

In un veicolo a cella a combustibile prima converti l'elettricità in idrogeno, poi comprimi quel idrogeno in serbatoi pressurizzati e lo trasporti, infine lo riconverti in elettricità nella cella a combustibile. A ogni passaggio si perde qualcosa. Il risultato? Nel migliore dei casi, il 60% dell'energia immessa arriva alle ruote; nel bilancio complessivo su scala di autobus questa percentuale scende tra il 60 e il 70% . Nel veicolo elettrico a batteria, invece, l'elettricità va direttamente al motore: su scala di autobus l'efficienza complessiva è dell'85-90%, e a livello di cella le batterie al litio-ione superano il 90%.

Tecnologia Efficienza Informazioni
Cella a combustibile (FCEV) 40-60% Quota dell'energia immessa convertita in potenza utilizzabile
Batteria al litio-ione oltre il 90% Conversione energetica a livello di cella
Autobus elettrico (well-to-wheel) 85-90% Attraverso l'intera catena energetica
Autobus a idrogeno (well-to-wheel) 60-70% Attraverso l'intera catena energetica
E-fuel (in automobile) fino a circa 1/5 Richiede circa 5 volte più energia rispetto a un veicolo elettrico

Il quadro dell'e-fuel è ancora più spietato. L'idea di base è bella: converti l'elettricità in idrogeno, lo combini con il carbonio per produrre un carburante liquido e, poiché l'anidride carbonica emessa dallo scarico del veicolo viene riciclata, non viene aggiunto nuovo carbonio al ciclo. Ma la matematica energetica è impietosa - la produzione di e-fuel, nel migliore dei casi, riesce a trasferire in un carburante liquido circa la metà dell'energia contenuta nell'elettricità. Se bruci questo carburante in un'automobile a combustione interna, per percorrere la stessa distanza di un veicolo a batteria serve all'incirca 5 volte più energia stai sprecando elettricità. Un'analogia semplice: come dividere una torta in cinque parti e poi buttare nel cestino tre quarti del vassoio.

Perché le Automobili a Idrogeno Non Hanno Decollato?

È questa la domanda che abbiamo tutti in mente? La tecnologia è davvero fantastica: dallo scarico esce solo acqua, il rifornimento dura pochi minuti. Allora perché le vediamo sulle strade ma come eccezioni, non come numeri?

Etichetta del Prezzo: 2,5-3 Volte

I veicoli a celle a combustibile costano 2,5-3 volte di più rispetto ai loro equivalenti diesel. Possiamo indicare come principale colpevole i metalli del gruppo del platino: questi metalli catalizzatori sono sia costosi sia dai prezzi volatili. Per ridurre i costi soglia di produzione di 200.000 unità bisognerebbe raggiungere; oggi invece i volumi di produzione sono ben al di sotto di questa soglia. Quindi per avere costi bassi serve una produzione elevata, per una produzione elevata serve la domanda - e per la domanda serve un costo basso. Il classico circolo vizioso dell'uovo e della gallina.

Infrastruttura: Dov'è Qualcosa che Somigli a un Distributore?

La California è considerata uno dei mercati dell'idrogeno più maturi al mondo. Eppure nel terzo trimestre del 2023 nello stato c'erano 66 stazioni di rifornimento al dettaglio e di queste 54 funzionavano solo al 60% di capacità era operativa; questa rete 34.800 serviva veicoli. Pensa al lato delle batterie: la rete di ricarica inizia con prese installabili a casa. L'infrastruttura dell'idrogeno invece si espande più lentamente e con costi maggiori rispetto alle reti di ricarica per batterie. Finché l'infrastruttura resta limitata le auto non si vendono, e finché le auto non si vendono le stazioni non aprono - il circolo si nutre da solo.

Allora perché le previsioni di mercato sono sconfinatamente ottimistiche? Tra le previsioni di diverse istituzioni c'è una differenza di decine di miliardi: uno sposta un mercato che nel 2026 vale 3,6 miliardi di $ a 133,93 miliardi di $ nel 2035, l'altro parte nello stesso anno da 0,45 miliardi di $ e chiude nel 2034 a 10,78 miliardi di $. I tassi di crescita annuale delle due previsioni sono quasi identici (oltre il 48%) ma a partire dal punto iniziale non si incontrano. Un quadro così frammentato dice qualcosa tanto sul futuro della tecnologia quanto sulla tecnologia stessa: nessuno ne è sicuro.

E alla famosa domanda una risposta chiara: le auto a batteria di oggi sono più economiche di quelle a idrogeno e richiedono meno nuove infrastrutture. C'è chi va anche oltre: l'automobile a idrogeno è fallita, e nei camion sembrerebbe non reggere. Questa ultima frase è forse troppo dura? Forse. Ma il punteggio che l'idrogeno ha totalizzato nella corsa automobilistica è sotto gli occhi di tutti.

E-Fuel: una Chance Piena di Vita per i Motori Classici

Il versante degli e-fuel è un dramma a parte. L'idea è molto affascinante a livello emotivo - preservare il motore a combustione interna, il suo suono, quel vroom. Ma anche i calcoli della controparte non sono da sottovalutare: l'impronta di carbonio degli e-fuel lungo l'intero ciclo di produzione può essere almeno del 70% inferiore a quella del petrolio, e gli e-fuel possono essere trasportati e stoccati con l'infrastruttura esistente, come i prodotti petroliferi. Quindi non devi toccare stazioni di servizio, oleodotti o petroliere.

Ma quando si scende alla scala dell'automobile emergono tre ostacoli seri:

  • Spreco di energia: Il problema dei 5 volte che ho descritto sopra - l'elettricità spesa per ogni litro di e-fuel vale un quinto della distanza percorribile con un veicolo elettrico.
  • L'inquinamento atmosferico continua: Sebbene l'e-fuel sia carbonicamente circolare, i veicoli alimentati a e-fuel emettono ossidi di azoto (NOx) tossici quanto i motori a combustibili fossili. Quindi, in termini di aria urbana, il guadagno è prossimo allo zero.
  • La strada verso la riduzione dei costi è incerta: La produzione è costosa e ad alta intensità energetica; non esiste una rotta chiara per cui le economie di scala possano portarlo a diventare un carburante per automobili.

Ecco anche un dettaglio tecnico interessante: la fase di sintesi della catena è in realtà relativamente economica. Per ogni chilogrammo di carburante sintetizzato all'interno dello stabilimento vengono consumati circa 0,50 kWh di energia. Quindi il collo di bottiglia non è la sintesi, ma l'energia elettrica verde economica e abbondante che possa alimentare quella sintesi. Ed è proprio qui che entra in gioco l'obiezione "non c'è abbastanza elettricità inutilizzata": la quantità di elettricità aggiuntiva da produrre per far funzionare una flotta di automobili a e-fuel è di proporzioni impensabili.

Porsche e Haru Oni: il divario tra promessa e produzione

Haru Oni pilot tesisinin yıllık 130.000 litrelik üretimi, 55 milyon litrelik hedefle arasındaki uçurumu gözler önüne seriyor.

Lasciamo da parte i numeri astratti e guardiamo un esempio concreto. A Punta Arenas, in Cile, l'impianto Haru Oni, inaugurato a dicembre 2022, è stato annunciato come il primo impianto commerciale integrato di e-fuel carbon-neutral al mondo. In questo progetto, guidato da Siemens Energy e Porsche insieme a HIF, con la partecipazione di Enel, ExxonMobil, Gasco ed ENAP, il vento della Patagonia veniva trasformato in carburante. L'annuncio era grandioso: Porsche ha dichiarato apertamente l'obiettivo di 55 milioni di litri entro il 2026 e, due anni dopo, di una produzione 10 volte superiore .

La realtà è questa: l'impianto è ancora, alla scala del giorno dell'inaugurazione, una struttura pilota che produce circa 34.000 galloni americani (130.000 litri) all'anno. La differenza tra l'obiettivo di 55 milioni di litri e la realtà quotidiana di 130.000 litri mette in luce la distanza tra la promessa dichiarata e la produzione fisica. Non c'è nulla di male nel fatto che sia un impianto pilota - ogni tecnologia inizia in piccolo - ma i numeri non dovrebbero essere presentati in modo esagerato.

Ci sono comunque sviluppi positivi attorno all'impianto: HIF possiede la certificazione ISCC EU RFNBO per il 2025 e il 2026; gli e-fuel prodotti dall'impianto sono utilizzati da tre anni nella Porsche Mobil 1 Supercup in Europa; è stato firmato un accordo di fornitura con Porsche e Shell. Un dettaglio degno di nota: Porsche prevede gli e-fuel per mantenere in strada le proprie vetture classiche, non come concorrente dei veicoli elettrici. Cioè, persino Porsche lo posiziona non come soluzione per la flotta automobilistica, ma come carburante di transizione di nicchia - e non è un caso che l'unico acquirente sia lui stesso.

Perché Toyota e Hyundai continuano a persistere?

Toyota prosegue con la Mirai 2026 con la cella a combustibile e posiziona l'idrogeno come un carburante importante per la neutralità carbonica. A febbraio 2025 ha presentato il sistema a cella a combustibile di terza generazione e ha condiviso la roadmap dello stack PEM (il modulo che si può considerare il cuore della cella a combustibile). Hyundai, con il programma HTwo, accelera il sistema a cella a combustibile orientato ai veicoli pesanti; la NEXO ha raggiunto la terza generazione nel 2026 e si sottolinea che l'infrastruttura in Corea funziona. Addirittura, a marzo 2026, BMW, Hyundai e Honda hanno esortato l'Australia a includere l'idrogeno nella propria strategia EV.

Ma bisogna porsi la domanda: queste marche non sanno che il lato automobilistico non si scalarà? Secondo me lo sanno. Se guardi il vero fulcro delle strategie, la risposta è lì: le applicazioni commerciali pesanti. Il fatto che Toyota definisca l'idrogeno "un combustibile importante per la neutralità carboniosa" non equivale a dire "il futuro delle automobili è l'idrogeno". L'auto passeggeri può essere la vetrina dell'idrogeno, ma il vero business si giocherà nei garage dei camion.

Chi sopravviverà nel 2030: l'automobile, il camion o la nave?

Ecco il vero cuore dell'articolo. Il modello di costi dinamico del MIT CEEPR analizza uno per uno i rami dei trasporti ad alta intensità energetica e dice questo: le strade più promettenti sono per il trasporto su lunga distanza e-idrogeno ed e-fuel, per la navigazione di corto raggio e-idrogeno, e-fuel ed e-ammoniaca, mentre per l'aviazione e-idrogeno. La logica è semplice: quasi tutte le auto passeggeri percorrono meno di 100 km e la batteria basta. Ma per un aereo che vola tra continenti o per un camion da 40 tonnellate, il peso della batteria e i tempi di ricarica sarebbero disastrosi. Trasportare l'energia in forma liquida e densa lì diventa un vantaggio.

Anche a lungo termine la porta resta aperta: si calcola un potenziale di riduzione dei costi del 41-68% nei combustibili rinnovabili entro il 2050, e si indica che entro il 2050 la neutralità carboniosa nel camion, nella nave e nell'aviazione sembra possibile con la sostituzione dei combustibili fossili. Nel settore marittimo i combustibili sintetici si posizionano come la "soluzione tecnologica" per raggiungere gli obiettivi a zero emissioni; il vero potenziale dell'idrogeno verde sta nei settori più difficili da decarbonizzare - con l'aviazione a lunga distanza in testa.

È sufficiente o no? Cosa dicono i numeri

Certo che non tutto è rose e fiori. Ci sono dubbi anche nel settore dei veicoli pesanti - l'opinione che 'l'idrogeno fallirà anche nei camion' viene seriamente sostenuta negli ambienti pubblicisti. E gli obiettivi di durata sono selvaggi: si prevede che il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, che nel 2023 si trova a 170 $/kW e 10.000 ore arrivi nel 2030 a 80 $/kW e 25.000 ore, e infine 60 $/kW e 30.000 ore . I camion richiedono una durata di 25.000 ore, le navi di 100.000 ore, e gli stack attuali restano al di sotto di questi obiettivi. Per la parità dei costi del carburante, in una tipica cella con efficienza del 45% l'idrogeno dovrebbe scendere a 7,50 $/kg- non ci si aspetta che ciò avvenga entro il 2030 (esistono alcune nuove celle con efficienza del 60% che hanno raggiunto la parità, ma per ora è l'eccezione, non la regola). D'altra parte, gli Stati Uniti hanno in atto una strategia per aumentare la produzione di idrogeno pulito a 10 milioni di tonnellate metriche all'anno entro il 2030 e a 50 milioni di tonnellate metriche entro il 2050, riducendo il costo a 1 $/kg; nell'ambito dell'IRA del 2022 entrano in gioco anche crediti d'imposta fino a 3 $ al kg . Insomma, gli stati prendono sul serio la posta in gioco.

Secondo il mio compito d'esame, la conclusione è questa: Nel 2030 il vincitore per le automobili è la batteria. La promessa dell'idrogeno e degli e-fuel nell'automobile si scontra in gran parte con il muro della fisica e dell'economia. Ma nei camion, nelle navi e negli aerei queste due tecnologie hanno una vera possibilità - perché anche le alternative lì sono deboli. La domanda è: questi mercati di nicchia potranno crescere abbastanza da compensare la delusione vissuta nel mondo dell'automobile? Secondo me sarà il 2030 a dircelo. Tu cosa ne pensi - sei pronto a vedere i camion a idrogeno?

Fonti