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I metodi alternativi che potrebbero alimentare la vostra auto

Il mercato automobilistico si è consolidato sull’utilizzo di benzina e gasolio come carburanti principali, ma nell’ultimo secolo e mezzo si sono susseguiti diversi esperimenti più o meno riusciti riguardanti l’utilizzo di carburanti alternativi, e alcuni di questi potrebbero essere una buona soluzione da adottare in futuro, quando inevitabilmente dovremo ridurre in modo molto drastico l’utilizzo di carburanti fossili. A questo proposito, sono stati ideati numerosi carburanti alternativi, alcuni ampiamente diffusi e conosciuti dai più, che potrebbero avere un peso sul mercato automobilistico del futuro.

GPL – Gas di petrolio liquefatti

Il GPL è uno dei carburanti alternativi più in voga e diffusi sul mercato, e potrebbe rivelarsi una valida alternativa per il futuro. Già dagli anni ’90 aziende come Opel e Volvo offrivano nel proprio catalogo veicoli a doppia alimentazione, con il GPL che si attivava solo dopo che il motore era stato scaldato a sufficienza utilizzando la benzina: il GPL è un carburante magro e impiegherebbe troppo tempo a portare il motore in temperatura.

In Europa e in altre parti del mondo il GPL rimane una validissima alternativa di mobilità, ed è il carburante più utilizzato dopo benzina e gasolio; le emissioni al tubo di scappamento sono sensibilmente più basse rispetto alla benzina, anche se i consumi sono più alti. Il prezzo del GPL deve essere quindi circa la metà di quello della benzina, per far sì che l’utilizzo sia economicamente sostenibile. Il GPL ha avuto particolarmente successo su veicoli grossi, come i SUV, dove viene utilizzato per ridurre i costi di utilizzo.

Idrogeno

L’idrogeno viene utilizzato principalmente su veicoli a cella di carburante, il che significa che l’idrogeno presente nel serbatoio viene mischiato all’ossigeno per produrre elettricità che attiva il motore elettrico dell’auto: in sostanza l’idrogeno viene utilizzato come carburante per un generatore che a sua volta va ad alimentare il motore.

Ad oggi l’idrogeno fa ancora molta fatica a trovare il suo spazio tra i carburanti disponibili sul mercato, a causa di diversi fattori: innanzitutto il costo iniziale di acquisto di veicoli a cellula di carburante, come la Toyota Mirai o la Hyundai Nexo, ma anche la scarsità di punti di rifornimento di idrogeno rende l’utilizzo di queste auto particolarmente difficoltoso. Bisogna però valutare anche gli aspetti positivi, come la rapidità di rifornimento – paragonabile a quella di un veicolo a benzina – nei confronti della ricarica di un’auto elettrica, la buona autonomia chilometrica e la totale assenza di emissioni di gas nocivi.

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Bioetanolo

Diffuso principalmente nei paesi del Sudamerica, il bioetanolo viene prodotto utilizzando piante come la canna da zucchero e i cereali, tramite processo di fermentazione: l’etanolo prodotto dalle piante viene poi mischiato con carburanti come la benzina o gasolio per crearne uno che può essere utilizzato sulla maggior parte delle auto, senza particolari interventi di modifica all’impianto di alimentazione. Solitamente la percentuale di bioetanolo varia tra il 10 e il 15%, una quantità sufficiente a ridurre in modo sensibile i gas emessi dal tubo di scarico: l’aspetto negativo è la scarsa efficienza energetica, per cui sarà necessario bruciare una maggior quantità di bioetanolo per ottenere la stessa quantità di energia che si otterrebbe da una minor quantità di benzina o gasolio.

CNG – Compressed Natural Gas

Nel mondo esistono circa 20 milioni di veicoli alimentati a CNG, gas metano naturale compresso: si tratta principalmente di veicoli pesanti come autobus e camion che operano in ambienti cittadini, dove è importante ridurre il più possibile le emissioni di gas nocivi. In questo senso il CNG svolge un ottimo lavoro, dato che emette circa il 75% in meno di particolato rispetto a un motore diesel, e una minor quantità di anidride carbonica rispetto a un motore benzina.

Il CNG è un prodotto di scarto della raffinazione del petrolio e ha naturalmente un alto numero di ottani, il che lo rende molto semplice da utilizzare nei motori a combustione interna. Grazie a questa caratteristica, i motori che utilizzano CNG hanno una minor quantità di depositi di carbonio al loro interno, aspetto che ne migliora anche la durata nel tempo. Tra gli aspetti negativi c’è senza dubbio la necessità di un serbatoio molto grande, poiché questo gas non può essere compresso come si fa con il GPL, e per questo motivo lo si utilizza principalmente su mezzi di grandi dimensioni. Abbiamo però alcuni esempi di utilizzi in ambito motorsport, come quello della Volkswagen Scirocco R che ha corso la 24 ore del Nurburgring utilizzando il CNG.

Biodiesel

Il biodiesel, così come il bioetanolo, può essere prodotto utilizzando piante come la colza, o persino utilizzando olii da cucina esausti: il processo produttivo si chiama transesterificazione. Questo processo separa il biodiesel dalla glicerina, permettendo di ottenere un carburante sufficientemente pulito, anche se non si può definire “carbon neutral” proprio a causa dell’energia – e quindi all’anidride carbonica emessa nell’atmosfera – che serve a produrlo, superiore alla quantità di CO2 che la pianta è in grado di assorbire.

Produrre biodiesel è quindi più costoso rispetto al gasolio tradizionale, e proprio per questo motivo non abbiamo visto una grande diffusione tra i carburanti alternativi.

Propano

E’ importante distinguere il GPL dal propano: il propano può essere chiamato GPL, ma il GPL non è composto soltanto dal propano. Le auto che utilizzano solo quest’ultimo come carburante sono rare, solitamente sono di tipo bi-fuel, così che l’auto possa anche marciare utilizzando benzina tradizionale. Si utilizza principalmente per veicoli da lavoro che operano in spazi chiusi, come i muletti all’interno dei magazzini, perché le emissioni di gas nocivi sono sensibilmente inferiori rispetto ai carburanti tradizionali.

Come nel caso del CNG, anche il propano necessita di grandi serbatoi e i consumi sono del 27% in più rispetto a quelli di un motore tradizionale; tra gli aspetti positivi però, c’è la buona compatibilità tra propano e climi freddi dove invece un motore a benzina potrebbe faticare ad accendersi.

Acqua

Quanto sarebbe bello poter fare il pieno utilizzando il rubinetto di casa? Purtroppo non è così semplice, anche se il concetto scientifico di base è sufficientemente facile: si utilizza l’elettrolisi per dividere l’acqua in ossigeno e idrogeno, ma per fare l’elettrolisi c’è bisogno di corrente, che viene generata utilizzando l’idrogeno stesso. Si tratta quindi di un sistema inefficiente dal punto di vista termico, che può diventare più efficiente grazie a un ulteriore modifica: utilizzando pannelli solari installati sulla carrozzeria dell’auto, si può ottenere energia elettrica “gratis” sufficiente a svolgere l’elettrolisi.

Il lato negativo? Il costo di tutto questo impianto è davvero proibitivo.

Aria

Alimentare un’auto ad aria sembra una presa in giro, ma esiste persino un brevetto registrato da Tata, compagnia legata a Jaguar Land Rover: utilizzando aria compressa stivata in una bombola installata a bordo si può far girare un motore, ma per comprimere l’aria è necessaria un’altra fonte di energia, il che rende questo sistema decisamente inefficiente.

Citroen ha utilizzato un sistema similare sulla sua Cactus Airflow 2L nel 2014. L’auto francese è dotata di un normale motore a benzina assistito da due cilindri ad aria, che si ricarica utilizzando l’energia rigenerata durante la frenata: così facendo si può alimentare l’auto per brevi tratti utilizzando la sola aria compressa, o si possono usare i due sistemi contemporaneamente in modalità ibrida.

Vapore

Agli inizi del ‘900 i motori a vapore erano in forte competizione con quelli a combustione interna, al punto da registrare persino un record di velocità nel 1906, toccando la velocità di 205 km/h. I motori a combustione ebbero la meglio poiché quelli a vapore impiegavano lungo tempo ad accendersi, ed erano anche sensibilmente più costosi.

Oggi però il motore a vapore può vantare più di un secolo di sviluppo, durante il quale è diventato molto efficiente, silenzioso ed ecologico. Utilizzando un sistema a circuito chiuso i motori a vapore più moderni possono operare con quantità di acqua molto ridotte, e possono utilizzare diverse fonti di calore per scaldare l’acqua, anche carburanti ecologici. Inoltre, i motori a vapore riescono a esprimere la propria coppia massima sin dal primo istante di accelerazione, un po’ come avviene sui motori elettrici, e l’assenza di un cambio li rende molto semplici da guidare.

Energia cinetica

Questa fonte di energia è già ampiamente diffusa sul mercato automobilistico, con il nome di “frenata rigenerativa”. L’idea è molto semplice: durante le fasi di rallentamento, l’auto è in grado di raccogliere l’energia sprigionata dalla frenata andando a caricare una batteria.

L’efficienza di questo processo ovviamente non può essere del 100%, per cui non è possibile ricaricare la stessa quantità di energia utilizzata per accelerare, e l’aggiunta di una batteria installata a bordo farà inevitabilmente aumentare il peso del veicolo: un peso maggiore ha anche un aspetto positivo però, quello di creare una maggior quantità di energia cinetica e quindi ricaricare più in fretta la batteria.

Energia solare

L’idea di un’auto che non ha mai necessità di essere attaccata alla corrente o rifornita al distributore è veramente intrigante, e grazie al costante sviluppo di pannelli solari potrebbe non essere una soluzione impossibile. I tentativi negli anni si sono susseguiti, senza particolari successi: l’efficienza dei pochi pannelli solari che possono essere installati sul tetto di un’auto (come Ioniq 5) non è sufficiente a garantire una buona autonomia chilometrica, specialmente in parti del mondo dove il sole è una rarità.

La società olandese Lightyear sostiene di essere riuscita a trovare il giusto compromesso sulla sua One, un’auto il cui arrivo sul mercato è ancora atteso entro l’estate del 2022: si tratta di un’auto realizzata con una struttura molto leggera e aerodinamica ottimizzata per portare l’autonomia oltre i 900 chilometri, dotata di una batteria per la conservazione dell’energia e di una presa di corrente da utilizzare in casi di emergenza. L’azienda sostiene però che l’auto sia utilizzabile per mesi senza necessità di collegarla alla corrente.

Azoto

L’azoto è il gas più comune dell’atmosfera terrestre, e rappresenta circa il 78% dell’aria che respiriamo: le emissioni prodotte quando lo si utilizza come carburante sono davvero ridotte, e se conservato in forma liquida opera in un modo molto simile a quanto visto per i motori ad aria compressa.

L’azoto liquido deve essere conservato in una bombola sotto pressione, e una volta rilasciato si espande e passa da forma liquida a gassosa: questo cambiamento repentino può essere sfruttato per alimentare una turbina, che a sua volta attiva un generatore che produrrà corrente utile a far muovere l’auto.

Sfortunatamente l’azoto liquido è molto pericoloso e non esistono infrastrutture dedicate ai rifornimenti.

Ammoniaca

L’ammoniaca è stata utilizzata come carburante per i motori a combustione interna già dai tempi della Seconda Guerra Mondiale. La sua densità energetica è molto bassa, al punto che i consumi rispetto a un normale motore a benzina sono praticamente raddoppiati; questo dettaglio ne ha limitato fortemente la diffusione, nonostante l’ammoniaca sia economica e semplice da produrre in grandi quantità. L’assenza di carbonio nella sua composizione fa sì che non ci sia anidride carbonica tra le emissioni gassose dell’ammoniaca, ma la conservazione di grandi quantità di ammoniaca presso le stazioni di servizio o anche solo nel serbatoio della propria auto ha sempre sollevato forti dubbi in materia di sicurezza.

Gas di legno

Il gas di legno è utilizzato già dal lontano 1870 e ha raggiunto la sua massima popolarità negli anni ’40 del ‘900, quando le quantità di carburanti tradizionali non potevano soddisfare la domanda. Si ottiene tramite il processo di gassificazione di materie solide come la legna o il carbone, e il gas generato viene poi utilizzato per alimentare motori a combustione interna.

Le applicazioni, negli anni, sono state diverse: in alcuni casi si sono visti sistemi di gassificazione installati direttamente sull’auto, con tutti i problemi di peso e spazio occupato che ne conseguono, mentre più di recente si è ipotizzato di realizzare impianti di rifornimento di questo gas. Un ulteriore utilizzo possibile è legato ancora una volta a generatori di corrente che vanno a ricaricare batterie per l’alimentazione di motori elettrici: si tratta di una soluzione neutrale a livello di emissioni di carbonio, considerato che la fonte di energia è sostenibile e rinnovabile.

Alcol

Lo si utilizza già da tempo in ambiti di motorsport, come per esempio nelle gare dei dragster, dove si utilizza il metanolo. Combustibili come il butano e l’etanolo possono essere facilmente utilizzati in motori a combustione interna, e offrono naturalmente un alto numero di ottani.

Il metanolo ha una densità energetica più bassa della benzina, per cui i consumi aumentano; per contro, è molto semplice da produrre partendo dal gas naturale. Alcuni studi hanno inoltre dimostrato che la produzione di alcol utilizza una maggior quantità di gas serra rispetto a quelli che vengono emessi quanto il suddetto alcol viene bruciato all’interno di un motore, poiché l’alcol può essere ottenuto da coltivazioni sostenibili.

Credits: Unsplash - Chris Hearn