Motori termici alimentati a idrogeno: a che punto è la tecnologia

Toyota ha ripreso in mano lo sviluppo di questa soluzione con la Corolla da corsa mossa dal 1.6 della GR Yaris: dove si potrà arrivare?

Il sistema di iniezione dell'idrogeno sviluppato da Toyota sul 1.6 turbo

Francesco Barontini

Di: Francesco Barontini

5 lug 2021 alle 10:59

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Poco tempo fa Toyota ha disputato una 24 Ore con una Corolla da corsa alimentata a idrogeno. O meglio, con una Corolla da corsa equipaggiata con un 3 cilindri a benzina preso dalla Yaris GR e adattato per bruciare idrogeno come in un normale motore termico.

Si tratta di una tecnologia che BMW aveva iniziato a sperimentare sulla Hydrogen 7 tra il 2006 e il 2008. Ma 15 anni fa di transizione ecologica non si sentiva ancora parlare e la lotta alle emissioni non era ancora in cima alle agende di politica e industria. Ma alla luce del riavvio delle sperimentazioni da parte di Toyota, vale la pena ripercorrere le caratteristiche di una simile tecnologia.

Emissioni (quasi) zero

Quando l’idrogeno è utilizzato per alimentare un sistema fuel cell si ha sostanzialmente un powertrain elettrico, al 100% a zero emissioni. Così non è quando si brucia idrogeno all’intero di una camera di scoppio. In quel caso non ci sono idrocarburi incombusti o CO e CO2, ma alcuni ossidi d’azoto vengono immessi comunque nell’atmosfera.

L’azoto compone l’atmosfera per il 78% e nella fase di combustione si ossida producendo proprio NOx. Si tratta in ogni caso di quantità estremamente più basse rispetto a quanto emesso dalla combustione di gasolio e benzina. Principalmente perché un motore che brucia idrogeno ha una miscela carburante aria molto più secca (tanta aria, poco carburante). Inoltre, utilizzando le tecnologie esistenti proprio nella cattura di NOx, le quantità emesse potrebbero essere davvero contenute.

Venezia insieme a Toyota ed ENI per la distribuzione di idrogeno

Il nodo del rendimento

Dal punto di vista meccanico si devono prevedere poi alcune accortezze affinché i sistemi funzionino. Un motore a benzina con iniezione indiretta, per esempio, se alimentato a idrogeno ha un rendimento di molto inferiore a quello di un propulsore analogo che brucia benzina.

Le cose migliorano se si adottano l’iniezione diretta e la sovralimentazione a geometria variabile. Così facendo si può anche arrivare a motori a idrogeno che sviluppano una potenza superiore a quegli stessi motori alimentati a benzina: basta incrementare la percentuale di idrogeno nella camera di combustione. Ma così facendo si innalzano anche le emissioni di NOx.

Treni a idrogeno per la Hydrogen Valley italiana

Sviluppi futuri

Al momento attuale c’è da considerare il fatto che i motori a idrogeno a combustione interna sono essenzialmente motori a benzina con qualche modifica. Ci sono programmi di ricerca, come quello avviato dall’Università di Graz con Bosch, che dimostrano che motori ad hoc, progettati in origine per funzionare con l’idrogeno, possono avvicinarsi alle zero emissioni.

In particolare, c’è un 2.0 turbo iniezione che vede coinvolta anche la britannica Ricardo, che sta dando ottimi risultati abbinato a mezzi pesanti. Proprio per camion e furgoni potrebbero nascere le applicazioni più interessanti (oltre che per aerei o navi). I motivi sono noti.

Velocità di rifornimento
Grandi autonomie

Da ricordare infine che l’idrogeno per motori termici può essere stoccato nelle stesse bombole a 700 atmosfere utilizzate come serbatoi su sistemi fuel cell. Questo significa che si potrebbero sfruttare economie di scala per componenti comuni alle due tecnologie. Insomma, gli studi sull'idrogeno vanno avanti in diverse forme, anche se da una parte dell'industria non manca un certo scetticismo sulle possibili prospettive.

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