L’annuale aumento estivo del prezzo della benzina è un rituale che tutti temiamo. Arriva con prevedibile brutalità. Per un rapido promemoria del motivo per cui questo è un problema, guardiamo l’estate del 2008. Il prezzo medio a livello nazionale per un gallone di benzina normale è salito oltre la soglia dei quattro dollari. Riempire un serbatoio non era solo una commissione. È stata una scommessa finanziaria. Dovevi controllare il tuo saldo bancario prima ancora di inserire l’ugello.
Quei ricordi sono ancora nitidi. Quindi, quando i prezzi alla pompa ricominciano a salire, la domanda sorge spontanea. Cos’altro c’è?
La risposta è un campo affollato di opzioni. Molti di questi combustibili alternativi sono disponibili oggi. Sono nei concessionari. Sono sulle autostrade. Alcune tecnologie hanno bisogno di più tempo per essere adottate su larga scala. Altri sono pronti per l’acquisto questo fine settimana. Ecco i principali contendenti.
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10: Veicoli a celle a combustibile a idrogeno
Ad alcuni l’idrogeno potrebbe sembrare fantascienza. In realtà, è uno dei carburanti alternativi più affermati per le autovetture. Il concetto è abbastanza semplice. Prendi l’idrogeno. Lo combini con l’ossigeno dell’aria. La reazione chimica produce elettricità. Quella elettricità fa girare un motore elettrico. L’unica emissione è vapore acqueo.
“L’unica emissione è vapore acqueo.”
Questo processo avviene all’interno di una pila di celle a combustibile. Non brucia carburante nel senso tradizionale. Non c’è combustione. Ciò rende unici i veicoli elettrici con celle a combustibile a idrogeno (FCEV). Offrono la lunga autonomia e i rapidi tempi di rifornimento di un’auto a gas. Forniscono inoltre la coppia fluida e istantanea di un veicolo elettrico a batteria (BEV).
Toyota e Honda spingono questa tecnologia da anni. La Toyota Mirai e la Honda Clarity Fuel Cell sono due delle poche opzioni per il mercato di massa. Sembrano berline. Guidano come berline. Ma richiedono un’infrastruttura diversa.
Trovare una stazione di idrogeno è l’ostacolo principale. Queste stazioni non sono ovunque. Sono raggruppati in regioni specifiche, principalmente in California. Se vivi nel sud della California, potresti avere accesso. Se vivi in Ohio, probabilmente no. La scarsità di stazioni limita l’adozione diffusa.
Le auto stesse sono costose. I costi di produzione rimangono elevati. I veicoli elettrici a batteria hanno beneficiato di enormi economie di scala. I veicoli a idrogeno non hanno ancora raggiunto quel punto critico.
Tuttavia, la tecnologia funziona. È pulito. È veloce. Il rifornimento dura dai tre ai cinque minuti. Ciò è paragonabile al riempimento di un serbatoio di gas. Anche la gamma è competitiva. Il Mirai percorre circa 400 miglia con un serbatoio pieno. Questo batte la maggior parte dei veicoli elettrici attuali in condizioni di clima freddo. Le batterie perdono efficienza al freddo. Le celle a combustibile a idrogeno no.
Ci sono preoccupazioni circa la fonte dell’idrogeno. La maggior parte dell’idrogeno prodotto oggi proviene dal gas naturale. Questo processo rilascia anidride carbonica. Non è “verde” a meno che non si utilizzi energia rinnovabile per dividere le molecole d’acqua. Questo si chiama “idrogeno verde”. È costoso. È raro. Ma l’industria sta investendo molto su questo.
Se riesci a trovare una stazione e puoi permetterti il prezzo premium, l’idrogeno offre una via di mezzo interessante. Risolve l’ansia da autonomia che affligge i primi utilizzatori di veicoli elettrici. Evita i lunghi tempi di ricarica che frustrano gli escursionisti. Ha solo bisogno di una rete migliore per sopravvivere.
L’estate di
L’idrogeno fa pensare all’Hindenburg. È un riflesso. Ma in pratica? È sorprendentemente sicuro. La tecnologia si divide in due percorsi distinti per far muovere un’auto. Esistono veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) e motori a combustione interna a idrogeno (H2-ICE). Sembrano simili. Non lo sono.
Come funzionano realmente i veicoli a celle a combustibile
Un veicolo a celle a combustibile non funziona con un pacco batteria come una Tesla o una Leaf. Genera la propria elettricità al volo. Hai serbatoi di idrogeno. Hai l’ossigeno dall’aria. All’interno della cella a combustibile si incontrano in una reazione chimica. Il risultato è l’elettricità. Quella elettricità fa girare i motori elettrici.
L’unico scarico? Vapore acqueo. Questo è tutto. Nessuna emissione dallo scarico. Niente CO2. La Honda FCX Clarity è il simbolo di tutto ciò. Utilizza questa tecnologia esatta. In questo momento, Honda sta noleggiando queste unità agli automobilisti nel sud della California. È un lancio controllato. Non puoi semplicemente comprarne uno oggi se vivi in Ohio.
L’alternativa alla combustione
Poi c’è l’altro modo. Un motore a combustione interna a idrogeno. Sembra un motore a benzina sotto il cofano. Ha pistoni. Ha valvole. Brucia idrogeno invece di gas.
Ancora una volta, il sottoprodotto è il vapore acqueo. La BMW Hydrogen 7 è l’esempio più famoso di questo approccio. La BMW ne ha noleggiati diversi a persone di alto profilo. Germania. Gli Stati Uniti. Alcuni test hanno affermato che l’auto effettivamente puliva l’aria circostante. Questa è un’affermazione audace. Forse la condensa ha spazzato via i particolati? Non abbiamo bisogno di discutere la fisica. Il punto è che la tecnologia esiste.
Il problema delle infrastrutture
Allora perché il tuo vicino non guida un’auto a idrogeno? Infrastrutture. Non ci sono stazioni di rifornimento di idrogeno. Non proprio. Non in alcuna densità significativa. Non è come trovare una pompa di benzina. Non è come attaccarsi a un muro. La mancanza di stazioni è il collo di bottiglia. È il punto di strozzatura.
Ma c’è un carburante alternativo che è già nella tua vita. Potresti anche usarlo proprio adesso.
9: Elettricità
I veicoli elettrici non sono un’invenzione moderna. Esistono da quando le prime automobili uscirono dalle catene di montaggio. Le prime automobili spesso funzionavano con l’elettricità. Oggi hanno finalmente senso per gli spostamenti quotidiani.
Perché c’è voluto così tanto tempo? Tecnologia della batteria. Lo spostamento di metalli pesanti a velocità autostradale consuma energia. Le vecchie batterie si scaricano velocemente. La ricarica ha richiesto ore. L’ansia da distanza era reale.
Le batterie agli ioni di litio hanno cambiato il gioco. Queste sono le stesse celle del tuo telefono. Si caricano più velocemente. Trattengono più energia. La Roadster di Tesla ha dimostrato che i motori elettrici possono eguagliare l’accelerazione delle supercar.
Poi è arrivato il veicolo elettrico ad autonomia estesa (EREV). La Chevy Volt è un ottimo esempio. Abbina un pacco agli ioni di litio con un piccolo generatore di benzina. Lo colleghi a una presa a muro standard. Quando la carica diminuisce, si avvia il motore a gas. Funziona come un generatore per mantenere le batterie ricaricate. Questo crea una nuova classe di auto. Colma il divario tra i consumatori elettrici puri e quelli tradizionali a gas.
8: Biodiesel
Mentre la tecnologia dei propulsori elettrici conquista i titoli dei giornali, il biodiesel offre un percorso diverso rispetto al petrolio greggio. Non è una nuova fonte di carburante. Il concetto risale agli albori del motore diesel stesso. Rudolf Diesel originariamente progettò il suo motore per funzionare con olio di arachidi. Oggi il biodiesel è un’alternativa rinnovabile derivata da oli vegetali o grassi animali.
A differenza delle auto elettriche che fanno affidamento su infrastrutture di ricarica, le auto a biodiesel spesso utilizzano motori diesel esistenti con piccole modifiche. Oppure possono funzionare direttamente nei moderni veicoli diesel senza alcuna modifica. Questo lo rende una soluzione immediata. Non è necessario revisionare il tuo garage o aspettare che le stazioni di ricarica spuntino ad ogni angolo.
L’argomento ambientale è forte qui. Il biodiesel è biodegradabile e non tossico. Riduce le emissioni di gas serra rispetto al diesel a base di petrolio. Inoltre brucia in modo più pulito, riducendo il particolato presente nell’aria. Per gli appassionati che amano la coppia e il suono di un motore diesel ma desiderano un’impronta più ecologica, questa è una valida via di mezzo. Non è appariscente come una Tesla. Non ha quell’accelerazione silenziosa e istantanea. Ma è pratico. E utilizza carburante che puoi potenzialmente produrre con i rifiuti della tua cucina o proveniente da aziende agricole locali.
Potresti pensare che sostituire la pancetta mattutina con il cavolo riccio si estenda al tuo serbatoio del gas. Non è così. Mentre le tue arterie apprezzano le diete a basso contenuto di grassi, il tuo motore non si preoccupa del colesterolo. Il biodiesel esiste. È reale. È fattibile. Ma non è un sostituto diretto dell’olio vegetale puro, a meno che tu non voglia trasformare la tua auto in un fermacarte molto costoso.
Come funziona realmente il biodiesel
Il biodiesel proviene da risorse rinnovabili come oli vegetali o grassi animali. Qualsiasi motore diesel standard può funzionare con esso. Questa è la parte facile. La parte difficile è che non puoi semplicemente versare il grasso McDonald’s usato in un iniettore diesel. La materia prima necessita di conversione chimica.
Il processo prevede la transesterificazione. Mescoli l’olio con un alcol (solitamente metanolo) e un catalizzatore (come l’idrossido di sodio). Questo scompone i trigliceridi nell’olio e li sostituisce con esteri metilici. Il risultato è un carburante che si comporta come il diesel del petrolio. Senza questo passaggio l’olio sarebbe troppo viscoso. Intasa i filtri. Intasa gli iniettori. Distrugge le pompe del carburante. Stai essenzialmente cercando di far funzionare un’auto sportiva con olio motore. Finisce male.
La zona pericolosa del fai da te
Gli appassionati spesso preparano il proprio carburante. Comprano oli usati dai ristoranti locali. Ciò mantiene il petrolio fuori dalle discariche e crea una fonte di energia a basso costo. È un ciclo intelligente. Ma c’è anche un pericolo chimico se si saltano le ruote da allenamento.
Il metanolo è tossico. Può essere assorbito attraverso la pelle o inalato come vapore. La reazione genera calore e pressione. Se sbagli il rapporto non otterrai biodiesel. Ottieni il sapone. Ottieni fanghi di glicerina. Ottieni un sistema di alimentazione la cui riparazione costa più del valore del veicolo.
“Prima di provare a produrre biodiesel da solo, è una buona idea allenarsi per un po’ con qualcuno che lo ha già fatto con successo in passato.”
Non trattatelo come un progetto per una fiera della scienza. Trattatelo come se maneggiaste degli esplosivi. Trova un mentore. Guarda il processo. Comprendere la separazione degli strati. Metti alla prova la purezza. Se salti questi passaggi, rischi di danneggiare il tuo veicolo, la tua casa e te stesso.
L’odore del successo
Perché le persone lo fanno? Il costo è inferiore a quello del gasolio in molte regioni. Le emissioni sono più pulite. Brucia con meno particolato e un minor contenuto di carbonio. È un modo tangibile per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
C’è anche il dettaglio sensoriale. La tua macchina profumerà di patatine fritte. Non il grasso stantio di uno scarico difettoso, ma vere e proprie patate fritte. È uno strano orgoglio. È un segnale per chiunque si trovi nelle vicinanze che stai facendo qualcosa di diverso.
Assicurati solo che il tuo motore sia in grado di gestirlo. I motori diesel più vecchi potrebbero avere guarnizioni in gomma che si degradano con determinate miscele di carburante. Quelli più recenti generalmente vanno bene. Controlla il tuo manuale. Verificare la miscela. Non iniziare semplicemente a versare.
7: Etanolo
Questo ci porta nel mondo del carburante a base di mais. L’etanolo è diverso. Non è petrolio. È la fermentazione. Cambia completamente le regole.
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Hai eliminato il grasso della friggitrice. Il tuo serbatoio è pieno delle patatine fritte di ieri. Ma siamo onesti: guidare per la città puzzando come il tubo di scappamento di un ristorante non è esattamente un miglioramento dello stile di vita. È disordinato. È persistente. E francamente, i tuoi vicini faranno domande.
Allora, qual è il perno? Se vuoi mantenere puliti i tuoi scarichi e mantenere la tua fonte di carburante domestica, devi guardare a ciò che cresce nei campi, non a ciò che frigge in padella.
Perché l’etanolo è la scelta ecologica
L’etanolo non è una novità. È rimasto nascosto per anni nella tua pompa di benzina, solitamente nascosto in piccole percentuali per ridurre le emissioni durante i mesi estivi più caldi. È un carburante a base alcolica derivato da materia vegetale.
Ecco la ripartizione:
– USA: Principalmente mais.
– Brasile: Canna da zucchero.
– Resto del mondo: Varie colture a seconda dell’agricoltura locale.
Non berlo. È denaturato per un motivo.
La vera storia qui è l’infrastruttura. La maggior parte delle principali case automobilistiche ora offre motori a carburante flessibile. Questi propulsori sono progettati per gestire un’ampia gamma di miscele di carburanti. Non sei costretto in un angolo. Puoi pompare benzina standard. Oppure puoi fare il pieno con E85, una miscela composta per circa l’85% da etanolo e per il 15% da benzina.
La geopolitica del grano
Perché questo è importante per te?
Si tratta di indipendenza energetica. L’argomento a favore dell’etanolo è semplice: lo coltiviamo qui. Non dobbiamo negoziare con regimi stranieri per la nostra mobilità quotidiana. È una risorsa rinnovabile. Il petrolio è limitato. Il mais no.
Ma non facciamo finta che sia perfetto. Il processo di produzione è ad alta intensità energetica. Stai scambiando un problema con un altro. E c’è la stretta etica.
Se gli agricoltori riuscissero a guadagnare di più coltivando colture per l’etanolo che per il cibo, cambierebbero. Ciò riduce l’approvvigionamento alimentare. Ciò fa salire i prezzi dei prodotti alimentari.
È un delicato equilibrio tra rifornire la tua auto e nutrire la popolazione.
Dove trovare l’E85
La rete si sta espandendo. Puoi trovare stazioni che offrono la E85 in molte parti del Midwest e delle Grandi Pianure, dove il mais è il re. Controlla i tuoi elenchi locali. Se la tua auto è etichettata come “flex-fuel” o “compatibile con E85”, sei a posto. Il serbatoio non si scioglierà. Il motore non si strozzerà.
Devi solo essere disposto a pomparlo da solo.
6: Gas naturale liquefatto
Gli chef sanno il fatto. Potresti averlo nella tua cucina. Non è etanolo. Non è biodiesel. Non è fatto con nulla che potresti mangiare o bere. È gas naturale.
I migliori chef insistono nel cucinarlo. Ma nelle auto, è una storia diversa. Nello specifico, una storia ad alta densità.
Il gas naturale si trova tra strati di roccia sotterranea. Lo trivelliamo proprio come il petrolio. Ce n’è molto di più negli Stati Uniti. Brucia in modo più pulito della benzina. O petrolio.
Il gas che usi per bollire la pasta arriva a bassa pressione. Ciò lo mantiene gassoso. Una bassa pressione significa una bassa densità di energia. Rilascia relativamente poco calore quando viene bruciato. Buono per la zuppa. Non va bene per trasportare merci.
Raffreddalo. Cambia lo stato.
Il risultato è il gas naturale liquefatto (GNL). Diventa denso di energia. Brucialo e otterrai un’enorme potenza. Un camion ne ha bisogno. Non solo una piccola spinta. Coppia notevole su lunghe distanze. È lì che vive il GNL.
5: Gas di petrolio liquefatto
Salendo la scala. Dal metano al propano e al butano.
Il GPL è diverso dal GNL. È anche un carburante alternativo. Ma la fonte è diversa. Lavorazione del gas naturale. Oppure la raffinazione del petrolio greggio.
È un sottoprodotto. Un prodotto secondario.
Il nome sembra tecnico. Gas di petrolio liquefatto. Ma l’hai visto. Nei fornelli da campeggio. Nei carrelli elevatori. Nelle flotte di taxi più vecchie.
Come funziona il GPL nei veicoli
Il GPL è immagazzinato sotto pressione. C’è del liquido nel serbatoio. Vaporizza quando rilasciato. Brucia in modo più pulito della benzina.
Le emissioni diminuiscono. Caduta di particolato. Anche le emissioni di anidride carbonica sono inferiori. Ma non così basso come GNC o GNL.
La densità energetica è superiore a quella del gas naturale compresso (CNG). Inferiore alla benzina. Quindi l’autonomia soffre leggermente rispetto ai combustibili liquidi. Ma è meglio del metano.
Quale tipo di motore è più adatto?
Non tutte le auto gestiscono bene il GPL. La maggior parte richiede modifiche. O motori costruiti in fabbrica.
Veicoli a carburante flessibile? A volte. Ma i motori GPL dedicati sono più comuni.
Accensione a scintilla. Ciclo Otto. Proprio come la tua berlina media. Ma sintonizzato per miscele propano-butano.
Cambiano i rapporti aria-carburante. Cambiano i sistemi di iniezione. Le linee del carburante necessitano di guarnizioni specifiche. La gomma si degrada più velocemente con il GPL.
Dove viene utilizzato?
Le flotte lo adorano. I carrelli elevatori lo utilizzano in tutto il mondo. Magazzini al coperto. Nessun gas di scarico soffoca i lavoratori.
Trasporto pubblico? In alcune città. Gli autobus viaggiano a GPL. Aria più pulita nelle gallerie.
Veicoli personali? Nicchia. Popolare in Australia. Corea del Sud. Europa orientale.
Non tanto negli Stati Uniti. Perché? Infrastrutture. Le stazioni di rifornimento sono rare. A differenza delle reti CNG.
Confronto tra GPL e alternative
GPL contro metano.
Il metano è metano. Compresso. Minore densità energetica. Hai bisogno di serbatoi più grandi.
Il GPL è propano/butano. Liquefatto sotto pressione moderata. Maggiore densità energetica. Possibili vasche più piccole.
Ma il GPL ha emissioni di CO2 per miglio più elevate rispetto al metano. E particolato più elevato rispetto al GNL.
Ancora più pulito del diesel.
Il risultato finale
Il GPL non è il futuro dei veicoli pesanti
Se negli ultimi dieci anni ti sei trovato vicino a un barbecue in giardino, hai già incontrato il gas di petrolio liquefatto (GPL). Potresti chiamarlo propano per abitudine, ma la chimica racconta una storia leggermente diversa. Il propano è il componente dominante, certo. Ma tecnicamente, il GPL è una miscela di gas idrocarburi – propano, butano, forse un pizzico di propilene – tutti mantenuti in forma liquida mediante pressione.
Quella pressione è importante. È lo stesso trucco utilizzato per il gas naturale liquefatto. Comprimerlo in un liquido aumenta la densità di energia. Meno spazio nel serbatoio, più autonomia. Questa efficienza è esattamente il motivo per cui gli ingegneri hanno deciso di inserirlo nei motori delle auto invece di limitarsi ad accendere il patio.
La configurazione non è magica. È un motore a combustione interna appositamente predisposto per il GPL. Il sistema di alimentazione inietta il liquido pressurizzato, che si trasforma in gas prima della combustione. Funziona. Semplicemente non è mainstream negli Stati Uniti. Qui raramente vedrai una flotta di berline a GPL. Ma guarda oltre l’Atlantico. Nei Paesi Bassi, il GPL rappresenta il 10% di tutto il carburante per autotrazione. Altri paesi hanno avviato progetti pilota. L’infrastruttura esiste. La tecnologia funziona. La domanda è: perché non lo stiamo riempiendo.
4: Gas naturale compresso
Immagina una tubazione del carburante che corre direttamente nel tuo garage. Non una pompa di benzina. Non un cavo di ricarica. Solo una pipa letterale. Per i veicoli a gas naturale compresso (CNG), questa non è fantascienza. È una realtà logistica. Il combustibile è identico a quello che riscalda la tua casa o fa bollire l’acqua. Viaggia attraverso le linee comunali, ma la tua auto non può semplicemente collegarsi a una presa a muro.
Hai bisogno di un compressore.
La pressione del gas domestico standard non è sufficiente per alimentare in modo efficace un motore a combustione interna. Hai bisogno di bombole ad alta pressione. Il metano occupa un volume significativamente maggiore della benzina, quindi lo stoccaggio è un puzzle spaziale. Honda ha provato a risolvere questo problema con la Civic GX.
Lanciata nel 1998, la Civic GX sembrava una normale Civic. Sotto il cofano, era una storia diversa. Ha bruciato in modo più pulito. Costa meno al miglio. Se potessi permetterti l’installazione anticipata di una stazione di rifornimento domestica, i risparmi a lungo termine sarebbero innegabili.
Ma c’era un problema. Uno enorme.
Non esiste una rete nazionale di stazioni di rifornimento di metano. Se rimanevi a secco su un’autostrada nel Nebraska, non eri solo disturbato. Eri bloccato. Il divario infrastrutturale ha ucciso lo slancio.
3: Aria compressa
Quindi, se le linee del gas sono troppo limitate e le batterie sono troppo pesanti, cosa resta? Aria.
Le auto ad aria compressa non hanno bisogno del litio. Non hanno bisogno dei metalli delle terre rare. Hanno bisogno di un compressore e di un serbatoio. Il concetto è brutalmente semplice. Comprimi l’aria, la immagazzini sotto pressione e la rilasci per spingere i pistoni.
Sembra troppo bello per essere vero perché lo è.
La fisica non perdona. L’aria si espande quando viene rilasciata, raffreddandosi notevolmente. Questo è l’effetto Joule-Thomson. Non hai solo freddo; ottieni del ghiaccio. L’efficienza del carburante è il killer. La compressione dell’aria richiede un’enorme quantità di energia. Rilasciandolo si restituisce meno di quanto si immette.
Il divario di efficienza
Da dove viene l’energia? La griglia.
In un’auto a gas si pompano combustibili fossili liquidi. In un veicolo elettrico si carica una batteria. In un veicolo ad aria compressa, si utilizza l’elettricità per far girare un compressore. Quindi immagazzini quell’energia come pressione. Poi lo rilasci.
La perdita di energia avviene ad ogni passo.
- La compressione genera calore.
- Lo stoccaggio perde pressione nel tempo.
- L’espansione raffredda il sistema.
Nessuno è riuscito a decifrare il codice per immagazzinare una densità di energia sufficiente a eguagliare un serbatoio di gas. Un serbatoio di benzina da 50 galloni contiene circa 115.000 wattora di energia. Un serbatoio d’aria ad alta pressione ne contiene una frazione.
La promessa di emissioni zero
L’appello è lo scarico.
Vapore acqueo puro. Questo è tutto.
Se si riuscisse a risolvere il problema della densità energetica, queste auto sarebbero perfette per gli ambienti urbani. Nessuna emissione dallo scarico. Nessun inquinamento acustico. I compressori sono silenziosi. I motori sono meccanicamente semplici. Meno parti mobili significano minore manutenzione.
Ma “semplice” non significa “percorribile” per i viaggi a lunga distanza.
Chi l’ha provato davvero?
MDI (Motor Development International) ha affermato di avere una soluzione. La loro AirCar avrebbe dovuto funzionare ad aria compressa per un massimo di 180 miglia. Il serbatoio è stato integrato nel telaio. Sembrava futuristico.
L’aria è infinita. Ci circonda. Allora perché non bruciarlo? O meglio, perché non sfruttare la sua pressione per spostare il metallo?
Le auto ad aria compressa funzionano su una premessa semplice. Prendi aria. Lo spremi nei serbatoi ad alta pressione. Poi lo lasci uscire.
Un motore a combustione interna standard mescola l’aria con la benzina. Accende quella miscela. L’esplosione spinge i pistoni. Un motore ad aria compressa evita l’esplosione. Si basa sull’espansione. Quando l’aria pressurizzata lascia i tubi ed entra nel cilindro del motore, si espande rapidamente. Questa espansione spinge i pistoni verso il basso. Movimento meccanico.
Ma c’è un problema. L’aria non arriva gratis.
La realtà ibrida dell’azionamento pneumatico
Questi veicoli non sono puramente meccanici. Non sono nemmeno puramente elettrici. Si siedono in una strana via di mezzo.
A bordo troverai motori elettrici. Ma il loro compito non è far girare le ruote. Non direttamente. I motori elettrici comprimono l’aria e la pompano nei tubi di stoccaggio ad alta pressione. Il motore elettrico funge da pompa. L’aria compressa funge da batteria.
Ciò cambia completamente l’architettura.
In una Tesla o in una Nissan Leaf, il motore elettrico è enorme. Fornisce la coppia direttamente alla trasmissione. In un veicolo ad aria compressa, il motore è notevolmente più piccolo. Ha solo bisogno di energia sufficiente per riempire i serbatoi. Non è necessario trasportare il peso dell’auto attraverso un’autostrada.
Ciò porta ad un vantaggio specifico. Tempo di ricarica.
Poiché il compressore di bordo assorbe meno energia di quella che un motore elettrico a trasmissione diretta richiederebbe per la propulsione, il ciclo di ricarica è più veloce. Non stai aspettando che la batteria raggiunga l’80% della capacità. Stai aspettando che l’aria venga pompata in un serbatoio. La densità energetica è bassa rispetto agli ioni di litio, ma la velocità di rifornimento può essere maggiore.
È inefficiente per gli standard termodinamici. La compressione dell’aria genera calore. Espandendosi genera freddo. L’energia viene persa in ogni ciclo. Ma per i brevi spostamenti urbani? È un percorso completamente diverso.
2: Azoto liquido
L’azoto liquido è un altro combustibile alternativo. Come l’idrogeno, l’azoto è abbondante nella nostra atmosfera. Inoltre, come l’idrogeno, le auto alimentate ad azoto producono meno emissioni nocive rispetto alla benzina o al diesel. Ma mentre l’idrogeno viene utilizzato nelle auto a celle a combustibile e nei motori a combustione di idrogeno, le auto ad azoto liquido utilizzano un tipo di motore completamente diverso.
Infatti, un’auto ad azoto liquido utilizza un motore simile a quello utilizzato in un’auto ad aria compressa. In un’auto ad azoto liquido, l’azoto viene mantenuto freddo, mantenendolo in forma liquida. Per alimentare l’auto, l’azoto viene rilasciato nel motore dove viene riscaldato e si espande per creare energia. Mentre un tipico motore a benzina o diesel utilizza la combustione per muovere i pistoni, un motore ad azoto liquido utilizza l’azoto in espansione per alimentare le turbine.
Sebbene sia un modo pulito ed efficiente per alimentare un veicolo, l’azoto liquido deve affrontare gli stessi ostacoli di molti altri carburanti alternativi: al momento non esiste una rete nazionale di stazioni di rifornimento per consegnarlo ai consumatori.
Come funzionano i veicoli ad azoto liquido
La meccanica dietro un’auto ad azoto liquido è semplice ma distinta dalla combustione interna. Il carburante viene immagazzinato come liquido criogenico. Quando entra nel motore, assorbe il calore dall’ambiente circostante. Ciò provoca una rapida espansione. Il gas in espansione aziona le turbine invece dei pistoni. Questo processo produce zero emissioni dallo scarico. L’unico sottoprodotto è l’aria fredda.
Questo metodo differisce notevolmente dalla tecnologia dell’idrogeno. L’idrogeno può funzionare nelle celle a combustibile o nei motori a combustione. L’azoto liquido richiede una specifica configurazione di espansione termica. L’energia proviene dal cambiamento di fase e dalla differenza di temperatura. Non è una reazione chimica come la combustione del gas.
Il divario infrastrutturale
La tecnologia funziona. Il profilo delle emissioni è pulito. La fonte di carburante è ovunque. Il problema è la logistica. Non puoi semplicemente pompare azoto liquido in un’auto in una normale stazione di servizio. Non esiste una rete nazionale di stazioni di rifornimento. Questa mancanza di infrastrutture uccide la vitalità commerciale. Senza posti dove fare rifornimento, queste auto rimangono delle novità.
Lo stesso ostacolo riguarda molti carburanti alternativi. Le batterie necessitano di reti di ricarica. L’idrogeno ha bisogno di stazioni ad alta pressione. L’azoto liquido necessita di erogatori criogenici. Fino a quando qualcuno non costruirà la rete, le auto resteranno nei laboratori e nei musei.
1: Carbone
Sembra controintuitivo. Immagini un elegante veicolo elettrico che scivola silenziosamente lungo l’autostrada, e poi qualcuno menziona il carbone. La disconnessione è stridente. Eppure, per molti conducenti negli Stati Uniti, il loro veicolo elettrico brucia effettivamente carbone. Non direttamente, ovviamente. Nessuno sta spalando rocce nere nella porta della batteria. La connessione è nascosta nella griglia.
Le auto elettriche non generano energia propria. Lo immagazzinano. Quell’energia proviene da una presa a muro. L’uscita tira dalla rete. La rete, in molte regioni, fa molto affidamento sui combustibili fossili. Nello specifico, il carbone.
Il motore a combustione nascosto
Il 50% di tutta l’elettricità negli Stati Uniti proviene da centrali alimentate a carbone. Si tratta di una fetta enorme del mix di potere nazionale. Quando colleghi una Chevy Bolt o una Tesla Model 3, stai attingendo da una riserva di energia composta per metà da carbone. Gli elettroni che fluiscono nella batteria della tua auto probabilmente provengono da un bruciatore in una centrale elettrica a centinaia di chilometri di distanza.
Ciò non significa che i veicoli elettrici siano sporchi. Significa che spostano l’inquinamento. Invece delle emissioni dallo scarico nella tua città, ottieni emissioni dalle ciminiere in una contea rurale. La posizione cambia. La chimica rimane.
Vantaggi in termini di costi e catena di fornitura
Ci sono vantaggi pratici in questa relazione indiretta. Il carbone è economico. Per miglio, l’elettricità derivata dal carbone costa meno della benzina. È un’aritmetica brutale, ma è vera.
La stabilità dell’offerta è un altro fattore. Gli Stati Uniti hanno abbondanti riserve di carbone. Questa abbondanza interna isola i conducenti dagli shock geopolitici internazionali. Non devi preoccuparti delle decisioni dell’OPEC o dei blocchi delle rotte marittime quando la tua fonte di carburante viene scavata nel terreno nel Wyoming o nel West Virginia.
Ma non è tutto carbone
Non tutte le griglie sono marroni. Alcune regioni fanno affidamento sull’energia idroelettrica. Altri usano il nucleare. Se vivi in un’area con una rete a forte impatto ambientale, il tuo veicolo elettrico funziona con acqua o atomi, non con carbonio. Puoi caricare senza aumentare il conteggio delle emissioni di carbone.
La realtà è confusa. Le auto pulite destinate ai concessionari ottengono la loro energia da fonti tutt’altro che pulite. Evidenzia una verità fondamentale sui sistemi energetici. Non c’è pranzo gratis. Stai scambiando un tipo di infrastruttura con un altro. Il tubo di scarico si mosse. Il problema non è scomparso.
Il quadro più ampio
Questo articolo finale sui carburanti alternativi non dovrebbe essere preso come uno sfogo anti-EV. È un’osservazione sulla complessità. Vogliamo emissioni zero. Vogliamo anche energia affidabile ed economica. Il carbone fornisce questa affidabilità. Viene fornito con un prezzo del carbonio.
La transizione non è un interruttore binario. È uno spettro. E in questo momento, in molte parti del Paese, lo spettro è fortemente orientato verso il carbone. Fino a quando la rete non verrà decarbonizzata su larga scala, l’etichetta “emissioni zero” sarà più una definizione locale che globale.
Tu guidi elettrico. Ma guidi anche il carbone. La domanda è se questo è importante per te.
