Con i primi due treni elettrici ad idrogeno entrati in servizio sulla linea ferrata di circa 100 km (con molte salite e discese) che collega le cittadine di Cuxhaven, Bremerhaven, Bremervörde e Buxtehude in Germania, l’economia solare ha compiuto l’ultimo e decisivo passo in avanti.
Composto da due vagoni, ognuno di questi piccoli treni regionali può trasportare 300 persone, di cui 150 sedute. L’idrogeno alimenta tutte le esigenze energetiche: inclusi raffrescamento estivo e riscaldamento invernale.
Prodotto per elettrolisi dell’acqua utilizzando la corrente elettrica prelevata dalla rete elettrica della Bassa Sassonia (da solo, il Land ospita 7.800 MW di potenza eolica), l’idrogeno viene convertito reagendo con l’ossigeno dell’aria in elettricità ed acqua all'interno delle celle a combustibile a bordo dei due vagoni del treno. Nel complesso, il motore elettrico a bordo di ognuno dei due vagoni è alimentato con 200 kW di potenza provenienti dalle celle a combustibile e altri 225 kW dalle batterie agli ioni di litio.
Compresso a 350 bar, l’idrogeno è contenuto in modo sicuro in 24 bombole installate sul tetto dei due vagoni. In tutto, due set di bombole da 94 kg. Dal punto di vista energetico, i 188 kg di idrogeno equivalgono a circa 624 litri di gasolio: ma adesso l’unica emissione di questi treni capaci di raggiungere i 140 km/h nel più totale silenzio è il vapore acqueo che al passaggio dei convogli purifica l’aria. Sono 1000 i km di autonomia prima di fare il pieno di idrogeno in 15 minuti presso l’impianto di rifornimento mobile installato lungo i binari della stazione di Bremervörde.
Gran parte dell’energia usata per produrre idrogeno viene da fonti rinnovabili che ormai, in Germania, raggiungono una quota ormai superiore al 40 per cento dei consumi elettrici.
L’idrogeno generato localmente dall’acqua, senza la necessità di trasportarlo, è perfetto per assorbire i frequenti surplus di energia fotovoltaica ed eolica che determinano, specie nei fine settimana, la necessità di arrestare alcuni generatori eolici o di staccare dalla rete gli impianti fotovoltaici: il cosiddetto curtailment molto frequente per gli impianti ad energia rinnovabile italiani, specie per quelli nel Meridione dove i consumi sono bassi e la rete elettrica viene spesso saturata.
Interamente Made in Europe, i due treni a idrogeno Coradia iLint sostituiscono due vecchi treni a gasolio: da soli, consentiranno di evitare ogni anno la combustione di centinaia di tonnellate di petrolio raffinato. E poiché sono già decine i treni elettrici a idrogeno già ordinati da varie aziende ferroviarie in Germania, Austria e Regno Unito, non passerà molto prima che Cina, Corea e Giappone mettano in funzione i loro, seguite da Russia, India, Usa e Canada.
In breve, nessun Paese industriale avanzato potrà restare fuori da questa e dall’altra tecnologia per l’accumulo e l’uso distribuito dell’elettricità ormai ottenuta a costi bassissimi da sole e vento.
Con la generazione elettrica da fotovoltaico ed eolico divenuta meno costosa persino della generazione prodotta attraverso la combustione del carbone, l’ultima accusa rivolta alle vere fonte rinnovabili di energia (sole, acqua e vento) è infatti quella di essere intermittenti: e dunque intrinsecamente inferiori alle fonti fossili, incluso l’uranio scisso nei reattori delle centrali nucleari.
Una delle strategie per far fronte a questa intermittenza è l’impiego di batterie e, in particolare, di accumulatori al litio. Proprio l’impiego dei metalli rari è un’altra delle critiche che vengono mosse al settore delle fonti rinnovabili dal momento che queste tecnologie sono troppo costose per pensare di sostituire i combustibili fossili soprattutto nel settore dei trasporti.
Invece sono proprio le batterie agli ioni di litio insieme alle celle a combustibile ad idrogeno che ci stanno permettendo e ci consentiranno in tempi rapidi di cessare l’uso dei combustibili fossili.
Chiamata ironicamente “fool cell” (gioco di parole con l’inglese fuel cell) da un noto imprenditore dell’auto elettrica a batterie, la cella a combustibile è in realtà una tecnologia formidabile che è già installata a bordo di migliaia di automobili (e centinaia di sottomarini) in tutto il mondo. Le due tecnologie - a litio e a idrogeno - sono perfettamente complementari tra loro. Anche i treni Coradia iLint, così come le auto, le imbarcazioni e i camion a idrogeno (il primo, prodotto in Corea, sarà presentato fra pochi giorni proprio in Germania), hanno a bordo le batterie ricaricabili agli ioni di litio, che utilizzano nelle fasi di ripartenza e nelle salite ricaricandole ogni volta che frenano.
Si tratta della cosiddetta “frenata rigenerativa” che sfrutta l’effetto dell’induzione elettromagnetica e trasforma il movimento in energia elettrica.
A differenza delle batterie, però, il pieno di idrogeno è completo in pochi minuti (in 15 minuti, sui treni tedeschi). E non c’è - come avviene con i pacchi batterie a bordo dei primi traghetti elettrici alimentati soltanto dalle batterie agli ioni di litio già in servizio fra i fiordi norvegesi - l’esigenza di raffreddare continuamente le celle.
Già echeggiano le prime obiezioni: “di altissimo costo… non competitivi… a bassa efficienza… da dove prenderemo l’idrogeno… non abbiamo abbastanza platino…la sicurezza… ricordate il dirigibile Hindenburg…” mentre alcuni analisti si divertono a riportare in grafico l’andamento temporale delle immatricolazioni dei veicoli elettrici alimentati dalle batterie (quest’anno supereremo ampiamente i 2 milioni) a fronte delle auto elettriche a idrogeno sulle strade (oggi, meno di 10 mila).
“Ma questo equivale”, come giustamente obiettava pochi giorni fa uno dei maggiori analisti della tecnologia dell’idrogeno, “a riportare in grafico le centrali a carbone costruite fra il 1900 e il 2000 a fronte di quelle solari”. Da allora, aggiungiamo noi, il fotovoltaico è rapidamente divenuto la fonte energetica più installata al mondo, mentre le centrali a carbone registrano il minimo storico delle ore annue di funzionamento ed enormi Paesi come l’India sospendono gli investimenti sulle centrali termoelettriche a carbone divenute molto meno convenienti delle grandi centrali fotovoltaiche.
Già adesso in Germania, con 50 stazioni di rifornimento di idrogeno già in funzione e molte altre in corso di installazione, è possibile viaggiare liberamente attraverso il Paese con la propria auto elettrica a idrogeno.
Ancora all’inizio degli anni 200, quando ancora i pannelli costavano 8 dollari per ogni Watt di potenza, erano molti gli esperti che definivano “intrinisecamente non superabile a causa del costo del silicio cristallino la barriera dei 3 $dollari al Watt”. Oggi siamo al di sotto dei 30 centesimi di dollaro, e i costi, non fanno che continuare a scendere.
Lo stesso accadrà per le celle a combustibile. Al rapidissimo crescere della produzione delle fuel cell secondo i metodi della moderna produzione industriale a flusso, il loro costo subirà lo stesso crollo registrato per le celle solari al silicio.
L’economia solare, la Helionomics, è realtà.