L’IDROGENO: una illusione possibile

La Produzion di Idrogeno mediante "reforming" - la tecnica oggi prevalentemente usata - è costosa e produce anidride carbonica...

Pubblico un intervento dell’amico ingegnere Sabino Gallo a riguardo dell’Idrogeno, inteso come fonte energetica. Su questo blog se ne era già parlato a proposito del caso EOLO, la macchina ad aria compressa (post del 22 luglio 2008 – clicca qui) e marginalmente in merito alle energie rinnovabili (Petrolio con il contagocce: occorre SINERGIA e non sparate! – clicca qui)

Le considerazioni di Sabino Gallo sono ad ampio spettro e assai accurate e penso potranno chiarire molti aspetti su questioni che spesso sono riportate in maniera approssimativa sui giornali e che si sentono in maniera ancora più confusa sulla bocca delle persone (e chissà perchè, più fanno parte di comitati che gridano più le imprecisioni assumono la consistenza della castoneria…)

Buona lettura!

L’IDROGENO

Una illusione possibile

Fin da quando, nel 1766, fu isolato dal chimico Henry Cavendish, l’idrogeno ha stimolato molte speranze di provvedere alle mutevoli e crescenti necessità energetiche dell’umanità.

Inizialmente usato come combustibile per illuminazione e, mescolato all’ossido di carbonio, come gas di città, esso è stato sostituito in seguito dai prodotti fossili(petrolio,gas,carbone), presenti in natura e di più facile e diretta utilizzabilità per la produzione di energia, ma inquinanti e destinati ad esaurirsi.

L’idrogeno, invece, è tanto abbondante sul nostro pianeta da poterlo definire inesauribile (nell’acqua, negli idrocarburi,in tutti gli organismi viventi.) e la sua combustione genera acqua e nessun gas dannoso. Ma non  è disponibile in natura allo stato puro e bisogna produrlo prima di utilizzarlo.      

Non è, quindi, una “fonte di energia primaria”, ma un “vettore energetico”, che  immagazzina energia e permette di trasportarla, per restituirla in modi diversi,quando e dove è necessario.

Opportunità certo suggestiva,ma che si accompagna a molti problemi tecnologici non ancora risolti in modo soddisfacente e condizionati anche da altri fattori non certo eludibili: economici, politici, ambientali, sociali e di regolamentazione.

Tra complotti e bufale: IL CASO EOLO

Eolo, non il nome del dio vento, ma la macchina ad aria compressa. Periodicamente ritorna, su forum, su siti, su catene di S. Antonio (oltretutto dannose) lanciate da qualche ambientalista che pare aver scoperto il più grande complotto sulla faccia della terra, quello di chi vuole “impedire” che la macchina ecologica in grado di risolvere tutti i problemi del petrolio decolli sui mercati.

Guardate bene la foto di Eolo - una delle tante che gira in rete - perché è assai probabile che dal vivo non la vedrete mai

In realtà si tratta di una soluzione tecnica di per sé fattibile ma che non porta a benefici energetici, in quanto l’aria compressa NON E’ una fonte primaria (occorre cioè altra energia per produrla! E alla fine il bilancio energetico è in netta perdita) e inoltre NON E’ competitiva con una macchina tradizionale, ma neppure con le macchine elettriche a bassa potenza (quelle adatte al trasporto in città). E questo non per complotti, ma per  ragioni intrinseche alle leggi fisiche della Termodinamica. 

Seguirò per questa parte la nota di Ugo Bardi, docente dell’Università di Firenze.

1)       Efficienza di ciclo di vita: in confronto a un sistema che usa direttamente un motore elettrico, un sistema come quello EOLO deve prima comprimere l’aria mediante un compressore (ovvero un motore elettrico) per poi utilizzarla per mandare un motore a pistoni. Questo porta necessariamente a una perdita di efficienza, ulteriormente aumentata dal fatto che il motore a pistoni della Eolo viene dichiarato come avente un efficienza del 70% contro l’efficienza di oltre il 90% dei motori elettrici moderni.

 

2)       Energia immagazzinata da una bombola: Risulta dalle descrizioni della MDI che Eolo monta delle bombole da sub come contenitori dell’aria compressa. Questa è una tecnologia già ottimizzata in termini di pesi per garantire la miglior trasportabilità possibile. Una bombola da sub in acciaio di 15 litri pesa circa 16 kg e contiene circa 4 kg di gas compresso a 200 bar. Da questi valori (equazione dei gas perfetti, che da una sovrastima) troviamo un’energia di 1.8 MJ, ovvero circa 440 Wh. Il rapporto energia/peso è circa 25 Wh/kg. In principio, si potrebbe anche lavorare a pressioni più alte, diciamo fino a 300 bar usando bombole in carbonio. Queste bombole sono costose e non è chiaro se sarebbe possibile omologarle per un veicolo circolante, comunque in questo caso l’energia immagazzinata potrebbe salire fino a 30-40 Wh/kg.

Possiamo confrontare questo valore con quello delle batterie elettriche (si veda, per es. qui):

–          batterie al piombo tradizionali: 30-50 Wh/kg;

–          batterie al Ni/Cd: 80-100 Wh/Kg;

–          batterie al litio – polimero:100-130 Wh/Kg.

–          combustibili tradizionali, benzina e gasolio: fino a 10.000 Wh/kg

(è questo fatto che rende accettabile, al momento attuale, l’utilizzo di motori inefficienti come quelli a pistoni a combustione interna).

 

3)       Resa Energetica: calcolata l’energia immagazzinata dall’aria compressa risulta ancora più  importante dire quanta di questa energia può essere effettivamente sfruttata. Per prima cosa, consideriamo che il motore ad aria compressa deve necessariamente funzionare a una pressione superiore a quella atmosferica, per cui non si può sfruttare tutta l’aria immagazzinata nelle bombole. Se, per esempio, in condizioni di regime il pistone richiede una pressione di 40 bar, questo vuol dire che il 20% dell’energia immagazzinata a 200 bar non potrà essere utilizzata.

Come ulteriori elementi di svantaggio per l’aria compressa, notiamo la minore efficienza del motore ad aria rispetto a quello elettrico, già citata prima (70% contro >90%).

 Al contrario di molte vetture elettriche, per EOLO non è possibile recuperare energia in frenata. Questo recupero sarebbe possibile, in teoria, anche per l’aria compressa, ma in pratica è molto difficile per le complicazioni meccaniche associate e non sembra che questa possibilità sia stata implementata nella Eolo.

 

 

In conclusione EOLO è una bufala, NON può affatto sostituire i veicoli tradizionali e riguardo ai veicoli cittadini a “emissione zero” ha prestazioni INFERIORI a quelli dei veicoli elettrici.

 

Chi parla di COMPLOTTO dovrebbe allora spiegare perché non vengono boicottate allo stesso modo la nuova generazione di veicoli a batterie (tipo Toyota Prius e le macchine in studio con la tecnologia nuove batterie al litio). E’ assai più probabile che i promotori della Eolo si trovino effettivamente in difficoltà a sviluppare una vettura veramente pratica e utilizzabile.

 

Ulteriore dibattito e/o note aggiuntive nei commenti.

 

Andrea Macco

 

 

Petrolio con il contagocce: occorre SINERGIA e non sparate!

Gira molto in questi giorni il seguente video: http://it.youtube.com/watch?v=BcCMOMPAqF8

Si tratta di una intervista di Beppe Grillo a Jeremy Rifkin (economista americano molto attivo sul fronte ambientalista e pacifista). Guardatelo, dura 12 minuti: vale la pena ascoltarlo e poi passarlo al vaglio del fuoco. Personalmente vi ho trovato cose buone e cose decisamente meno buone.

Questo il mio commento:

1. La prima parte – dati sul petrolio e in particolare il suo picco di produzione a cui siamo molto vicini- la condivido in toto. Mi sembra di sentire le stesse cose che dice il prof. Marinelli, docente di Fisica sperimentale qui a Genova ed esperto nel campo delle energie. Anche altri “esperti” sono in sintonia coi dati citati da Rifkin.

2. L’ipotesi di una terza rivoluzione industriale e dell’energia globale è senz’altro molto affascinante, la rispetto e la guardo con interesse: non ho né obiezioni né cose a sostegno. Mi sembra semplicemente una ipotesi accattivante anche se sembra difficile che si realizzi a breve, ma vedremo…

3. I dati sui cambiamenti climatici vanno presi con le molle, nel senso che è vero che la temperatura media della terra è aumentata nell’ultimo secolo, ma ciò è successo anche in passato, indipendentemente dall’uomo. E’ assai difficile stabilire se le variazioni registrate, a livello ad es. di temperature, riguardi una variazione legata ai moti millenari della Terra e al suo stato geologico attuale oppure se effettivamente l’uomo abbia indotto un cambiamento globale. Se discutiamo di cambiamenti LOCALI l’azione (positiva/negativa) dell’uomo è indiscutibile e anzi, bisognerebbe prestare molta più attenzione ad essa di quanto le singole amministrazioni e realtà locali non facciano. Quando però si parla di tutta la Terra occorre stare sempre molto attenti ed essere prudenti con questi numeri: a volte si crea un allarmismo INGIUSTIFICATO e solo atto a muovere interessi di parte!

4. La parte finale dell’intervista mi sembra quella di una persona che non ha dati alla mano e che basa le sue competenze sul Nucleare di 10 anni fa… Intanto la produzione mondiale di En. elettrica grazie al Nucleare non è il 5% ma il 7% (ma poco cambia). E le stime dicono che aumenterà. Ci son paesi che arrivano fino al 40% con Nucleare. Ma più che altro NON sono vere le seguenti affermazioni:

a) che i nuovi reattori non migliorano la potenza e l’efficienza. Un solo rettore di oggi ne rimpiazza 3 del passato…. E questo è un dato semplice da verificare: basta vedere la potenza di MWatt dei vari impianti! Esempio: Centrale di Garigliano 150 MW, Caorso (successiva a Garigliano): 850 MW. Cernavoda in Romania, realizzata dalla nostra Ansaldo Nucleare in questi anni, è da 1400 MW, da sola fornisce circa il 20% del fabbisogno di En elettrica della Romania.

b) che il problema delle scorie sia rimasto fermo. E’ vero che non si son trovate immediatamente le soluzioni, ma a partire dal reattore sottocritico di Rubbia in poi, le soluzioni ci sono e le centrali di IV Generazione (che ricordo stanno già partendo ora in Russia con l’ing. Cinotti – filiera al piombo e di cui ho gia’ parlato su questo blog – vedi post del 10 giugno) lo risolveranno del tutto, nel senso che avremo solo scorie a breve durata (un centinaio di anni al massimo o meno, contro i mille anni e passa delle scorie a lunga durata) che sappiamo e possiamo trattare bene senza problemi di siti “eterni”. E tra l’altro gli esperti dicono che è probabile che le nuove centrali – o il rettore di Rubbia – possano bruciare anche parte delle scorie già presenti sulla Terra prodotte dalle vecchie centrali.

A latere: perché il reattore sottocritico di Rubbia non è ancora partito? C’è ora un prototipo in via di realizzazione in Belgio ma… poteva partire ben ben prima! Volontà politiche, interessi per il petrolio più che per il nucleare e l’ecologia…. Perché di questo NON parla nessuno?

c) che i reattori del futuro avranno problemi con le riserve d’acqua. E’ vero che gli attuali reattori sono raffreddati ad acqua. E che in periodi di siccità ciò può costituire un parziale problema (no se la centrale è posta nel giusto sito). Tuttavia i nuovi reattori verranno raffreddati (e in parte già iniziano ad esserlo) a metalli liquidi (la filiera del sodio è la più battuta, i Russi son sul piombo, i Cinesi sui gas naturali).

d) che con le energie rinnovabili si risolve tutto. Bello dire: in Italia avete il sole, i ghiacciai (in ritiro) e il mare ecc. Probabilmente, anzi sicuramente si può e si deve investire anche in questi settori. Ma i costi di produzione dei pannelli o degli impianti che sfruttano le En. rinnovabili…? Perché non se ne discute mai? Il prof. Marinelli lo fa sempre con dati e numeri… Ad esempio sui gas naturali per le centrali geotermiche. Quelle si che sono vantaggiose, ma anche sfruttassimo al meglio i siti che abbiamo (in Toscana e nel Napoletano) più di tanto non ci ricavi… Intendiamoci: facciamole pure queste due o tre centrali, ma non pensiamo di risolvere tutto con quelle o con due pale eoliche ben piazzate!

La soluzione per il futuro è una SINERGIA tra le varie fonti, dal nucleare al fotovoltaico, dall’eolico al geotermico o all’idroelettrico… Ma senza Nucleare si fa poca strada!

Andrea Macco