Le fonti alternative per la mobilità: un approccio ingegneristico

Se si desidera effettuare una valida comparazione delle fonti energetiche disponibili per il trasporto delle persone e delle cose, è necessario applicare uno schema rigoroso che tenga conto di tutti gli aspetti che servono a valutarne l’effettiva sostenibilità. La valorizzazione delle risorse nazionali di idrocarburi e delle tecnologie “automotive” per un sistema dei trasporti sostenibile è un’opportunità di cui il nostro Paese può e deve dotarsi, rendendo compatibile lo sviluppo economico del Paese e i target di contenimento delle emissioni previsti dagli accordi internazionali.

Il comparto del trasporto industriale (trasporto merci e trasporto pubblico di passeggeri mediante autobus) può contare in Italia su tecnologie mature per quanto riguarda l’utilizzo e lo sviluppo di carburanti alternativi e a basso contenuto di carbonio. In particolare, la tecnologia basata sull’utilizzo del gas naturale, sia nella configurazione GNC (Gas Naturale Compresso) che GNL (Gas Naturale Liquefatto), per la propulsione dei motori adottati sui mezzi commerciali pesanti ha registrato un processo di miglioramento costante negli ultimi anni, in termini di efficienza nei consumi, di autonomia, di abbattimento delle emissioni, di miglioramento degli standard di sicurezza e dei tempi di rifornimento. Questo ha comportato un incremento esponenziale nel loro uso e diffusione (come mostrato il grafico seguente).

Numero di veicoli pesanti alimentati a GNL

Fonte: NGV Italia

Un fattore determinate per il successo dei veicoli pesanti alimentati a gas naturale nel trasporto di persone e merci è rappresentato dal TCO (Total Cost Ownership) che presenta valori significativamente più bassi nonostante un costo d’investimento leggermente più elevato rispetto all’analoga versione Diesel Euro 6. Questo consente un ammortamento tempestivo dell’investimento: a seconda del mercato, infatti, il costo di esercizio di un veicolo commerciale a metano è tra il 20 e il 40% inferiore rispetto a quello di un veicolo commerciale diesel.

Per quanto riguarda l’aspetto ambientale, si è più volte sottolineato come il metano sia tra i combustibili fossili quello a minor impatto. Relativamente alle emissioni in atmosfera, calcolate con il metodo della CO₂eq ed applicando opportuni criteri di calcolo (come minimo il Well-to-Wheel) si ottiene l’evidenza della valenza ambientale del gas naturale come combustibile. In particolare, applicando l’analisi LCA (Life Cycle Assessment) che tiene conto delle emissioni complessive di un veicolo a partire dalla sua costruzione fino al suo smaltimento, il metano risulta vincente ed il biometano di gran lunga migliorativo rispetto anche ai veicoli elettrici. L’ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil Club) ha calcolato le emissioni della nuova VW Golf confrontando il modello alimentato a gas naturale con lo stesso modello alimentato ad elettricità ottenendo valori migliori per il veicolo a gas. Anche le emissioni di ossidi di azoto (NOx) e di particolato (PM10) sono trascurabili.

Se poi si considera l’apporto del biometano, una risorsa strategica per il nostro Paese che potrebbe coprire nel 2030 il 40% di tutto il fabbisogno energetico della mobilità nazionale, il risparmio in termini di volumi emessi sarebbe maggiore. In un confronto su tutto il parco circolante, recenti studi hanno dimostrato che basta un utilizzo pari al 28% di biometano per eguagliare le emissioni totali di un veicolo elettrico con l’elettricità prodotta secondo l’attuale il mix di generazione in Italia.

Relativamente agli altri punti di forza, inoltre, rumore e vibrazioni sui veicoli GNC sono ridotti alla metà rispetto ai veicoli ad alimentazione tradizionale e il gas naturale possiede l’innegabile vantaggio di poter contare su di una rete distributiva largamente sviluppata, su tecnologie per le quali l’Italia è un benchmark mondiale e su una disponibilità d’uso pressoché illimitata.

Il settore ha investito ulteriormente nella ricerca per unire ai vantaggi del gas quelli dell’idrogeno. Questo è un grande passo in avanti nel contenimento dell’impatto ambientale del trasporto e viene fatto senza penalizzare l’utenza e richiedere interventi tecnologici. Infatti è già possibile miscelare il metano con l’idrogeno, in percentuali crescenti, senza effettuare modiche sostanziali ai motori attuali, in attesa che avvenga il completo passaggio da metano fossile a biometano per la copertura della domanda di gas nei trasporti.

Inoltre, visto che il biometano è del tutto simile al metano per quanto riguarda il suo impiego come combustibile, è quindi già possibile pensare a un blended fuel biometano e idrogeno che presenta rendimenti termodinamici migliorativi rispetto al solo metano (grazie al leggero incremento della velocità di propagazione del fronte fiamma) ed emissioni praticamente azzerate (quando non negative). L’utilizzo di miscela metano-idrogeno, grazie all’incremento del ratio idrogeno/carbonio nella molecola del combustibile apporta una significativa riduzione delle emissioni di CO₂ che va a sommarsi a quella già realizzata durante il funzionamento a metano rispetto a quello a benzina. Il grafico seguente, mostra le emissioni relative di CO₂, prendendo come riferimento di base la benzina, a pari energia introdotta ed ipotizzando un uguale rendimento motore.

Riduzione delle emissioni di CO₂ delle diverse miscele (prendendo come riferimento base la benzina)

Fonte: progetto di ricerca MY GAS