Come si può decarbonizzare l'attività agricola globale? La risposta è con l'elettricità, oppure con l'idrogeno. Due modi ben diversi per alimentare un ipotetico mezzo agricolo del futuro ma con un unico obiettivo comune: ridurre le emissioni di CO2 equivalenti, ancora fin troppo alte in questo "campo", secondo gli ultimi report redatti dalla FAO, l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura.
Parlando esclusivamente del primo elemento della tavola periodica, a che punto è lo sviluppo di macchine agricole alimentate da esso? Alcuni produttori ci stanno già lavorando? In che modo? Il discorso sarebbe molto vasto e complesso e richiederebbe diverse settimane di analisi, ma proviamo a seguire un piccolo ragionamento in questo breve approfondimento.
Un amore non ancora sbocciato
Prima di tutto è opportuno fare una doverosa premessa, che trovate in maniera più dettagliata nel primo dei tre approfondimenti sull'idrogeno che abbiamo pubblicato alla fine del 2022.
Esistono due modi, oggi, di applicare l'idrogeno alla mobilità (che sia privata, commerciale o agricola). Il primo è per mezzo di una cella combustibile posizionata al posto del powertrain del determinato veicolo, in grado di generare energia elettrica tramite l'idrogeno, successivamente immagazzinata in un piccolo pacco batterie e poi inviata ai motori elettrici collegati alle ruote.
Il secondo è per mezzo della riconversione alla combustione con idrogeno di motori originariamente nati per funzionare a gasolio.
La cella combustibile della Toyota Mirai
Il prototipo della Toyota Corolla Cross alimentato a idrogeno
Questa premessa mi è sembrata necessaria per spiegare nel concreto un aspetto fondamentale: fino a oggi alcuni costruttori di trattori si sono avventurati nella sperimentazione dell'idrogeno sui loro mezzi, ma quasi solo ed esclusivamente nel metodo con combustione.
L'ultimo esempio in tal senso è stato presentato al settore da Fendt, nota Casa tedesca produttrice di mezzi agricoli semoventi. L'azienda ha convertito all'idrogeno un trattore della serie Vario 200, uno dei più piccoli in gamma e alimentato da un motore 3 litri a 3 cilindri e ciclo diesel.
In questo caso le bombole (per scoprire come sono fatte potete consultare l'approfondimento dedicato) sono state posizionate sul tetto del trattore - in maniera ancora approssimativa trattandosi di un prototipo - e connesse al motore con una serie di collegamenti.
Fendt: arriva il trattore a idrogeno
L'idea di applicare l'idrogeno a un motore originariamente pensato per funzionare a gasolio non è nuova nel settore dei veicoli commerciali (di qualsiasi tipo), giusto poche settimane fa un'altro produttore di motori per applicazioni pesanti ha presentato il suo progetto, applicato per la prima volta a un camion Mercedes. Si tratta di JCB, storico produttore di macchinari industriali per il construction e l'agri.
Pro e contro
Ma quali sono i pregi e i difetti di questa innovativa tecnologia? Per capire nel concreto se si tratti a tutti gli effetti di un'applicazione efficiente dell'idrogeno, dobbiamo provare a fare qualche ragionamento, anche di calcolo.
Secondo i valori di efficienza media delle tecnologie attualmente disponibili per la produzione del primo elemento della tavola periodica, l'attuale standard della IEA, l'Agenzia Internazionale per l'Energia, per una pila PEM ideale è del 64%.
Senza troppi giri di parole (se volete saperne di più sul suo funzionamento potete leggere l'approfondimento sulla tecnologia sviluppata da Toyota), oggi per produrre circa 8 kg di idrogeno sono necessari poco più di 400 kWh di energia elettrica in un sistema con efficienza vicina allo standard. Si tratta, per fare un paragone, del corrispettivo immagazzinato all'interno di un pacco batterie di un grande bus elettrico per il trasporto pubblico locale.
Il motore a idrogeno di JCB
A tutti gli effetti è un dispendio energetico non indifferente, che sarebbe giustificato qualora con questi 8 kg di idrogeno - di esempio - fosse possibile far operare per un'intera giornata, senza mai fermarsi, il nostro trattore (l'utilizzo tipico di un mezzo agricolo).
Non esistendo veri e propri valori di riferimento di consumo per questa tecnologia, è ancora presto per capire se si tratti o meno di un modo efficiente di operare. Quello che però possiamo asserire con certezza è che il consumo di un trattore è estremamente variabile in base a numerosi parametri, in primis alla tipologia di lavoro che sta eseguendo.
In sintesi, quindi, è possibile che questa quantità di combustibile - in questo caso possiamo chiamarlo così dato che viene bruciato in camera di scoppio - sia sufficiente, ma è anche possibile che non lo sia. Sarà necessario compiere dei test più approfonditi in futuro per scoprirlo.
La tecnologia di domani
Le idee messe in campo da Fendt e JCB, però, non sono le uniche attualmente in fase di studio. Nel 2022, infatti, lo storico produttore di mezzi agricoli Kubota ha annunciato che entro il 2025 presenterà il primo trattore con cella combustibile di serie al mondo.
A livello puramente teorico, una volta sul mercato in versione definitiva, dovrebbe funzionare proprio come una delle pochissime auto Fuel Cell già in vendita, quindi con un'efficienza ben superiore rispetto agli esempi di riconversione fatti in precedenza.
Per fare un paragone concreto, l'ultima generazione di Toyota Mirai, una delle uniche due auto in produzione con tecnologia FCEV, ha un serbatoio da 5,6 kg di idrogeno, sufficienti a fargli percorrere un totale di 1.360 km secondo il ciclo WLTP.
Possiamo quindi ipotizzare, sempre teoricamente, che, per l'esempio fatto in precedenza, i nostri 8 kg di idrogeno potrebbero essere sufficienti per alimentare un mezzo agricolo dotato di tecnologia Fuel Cell per un'intera giornata senza soste.
La cella combustibile sviluppata da GM per i veicoli commerciali
In tutto ciò, però, resta ancora da chiarire un aspetto fondamentale e cioè se tutto questo alla fine abbia un senso pratico o no. Affinché la decarbonizzazzione del trasporto nel settore agricolo sia totale, infatti, l'idrogeno dovrebbe essere necessariamente di tipo verde, quindi realizzato con energia elettrica ricavata da fonti rinnovabili.
Avrebbe quindi senso utilizzare pannelli fotovoltaici e turbine eoliche in un'azienda agricola per ricavare energia elettrica, a sua volta da impiegare nell'ambito dell'elettrolisi, per ricavare idrogeno da utilizzare nel motore a combustione o in una cella combustibile di un trattore? Impossibile rispondere oggi con certezza.
A proposito di idrogeno