Con l’annuncio di altri motori H2-ready da parte dei principali produttori, il passaggio dal diesel all’idrogeno per l’alimentazione dei trattori e di altre macchine agricole sta prendendo piede.
I “motori H2-ready” sono motori progettati o modificati per utilizzare l’idrogeno come combustibile. Questi motori sono configurati per sfruttare le proprietà dell’idrogeno come fonte di energia, che può essere utilizzato in due tipi di motori: motori a combustione interna e motori con celle di combustibile.
Un veicolo a idrogeno è dotato di un motore in grado di convertire l’energia chimica dell’idrogeno in energia meccanica. Ad oggi, questo processo può avvenire in due modi:
- Bruciando l’idrogeno tramite un motore a combustione interna – modalità che viene definita HICEV, acronimo dall’inglese “Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle”;
- Creando una reazione di idrogeno e ossigeno tramite una pila a combustibile – modalità definita FCEV sempre dall’inglese “Fuel Cell Electric Vehicle”. Una pila a combustibile, detta anche “cella a combustibile” da fuel cell, è un dispositivo elettrochimico che genera elettricità senza che avvenga alcun processo di combustione termica.
La preparazione di un motore per l’idrogeno può richiedere modifiche specifiche, come l’installazione di componenti che possono gestire l’idrogeno in sicurezza e massimizzare l’efficienza del motore con questo tipo di combustibile.
Ad esempio, possono essere necessarie modifiche ai sistemi di alimentazione del carburante, ai sistemi di accensione, alle valvole e ad altri componenti del motore per garantire che funzionino in modo ottimale con l’idrogeno. I motori o i sistemi di motori che sono “pronti per l’H2” hanno tipicamente componenti o configurazioni in grado di accogliere l’idrogeno, come iniettori speciali, camere di combustione o guarnizioni compatibili con le proprietà uniche dell’idrogeno.
Vediamo quali sono le più importanti novità apparse negli ultimi mesi nel campo delle aplicazioni industriali ed agricole.
Motore Cummins B6.7H.
È parte della gamma di motori a gas naturale di Cummins ed è stato sviluppato per offrire un’opzione più pulita e sostenibile per il trasporto su strada e altre applicazioni. Il motore a idrogeno B6.7H con potenza fino a 290 CV (216 kW) e coppia massima di 1.200 Nm
è una piattaforma di motori completamente nuova dotata di tecnologia all’avanguardia per migliorare la densità di potenza, ridurre le perdite per attrito e migliorare l’efficienza termica. Di conseguenza, le prestazioni sono equivalenti a quelle di un motore diesel di cilindrata simile e compatibili con le stesse trasmissioni, trasmissioni e sistemi di raffreddamento.
Un ulteriore vantaggio del B6.7H è il funzionamento notevolmente più silenzioso rispetto a un diesel. .
Motore FPT Industrial XC13 H2.
Il nuovo FPT XC13 è il primo motore multi-carburante a base unica che può essere alimentato da diesel, gas naturale, idrogeno e combustibili rinnovabili.
Il motore base è stato progettato per più versioni per offrire la massima standardizzazione dei componenti e una facile integrazione nel prodotto finale. Il nuovo XC13, incarnazione del concept Cursor X è il primo motore multicombustibile a base singola di FPT Industrial, declinabile per essere alimentato sia con diesel (biodiesel o diesel sintetici), sia con gas naturale (dunque anche biometano), sia con idrogeno. La versione Diesel offre fino a 600 CV e 2.850 Nm di coppia, ottenendo un +5% di potenza e il 14% di coppia rispetto all’attuale modello Cursor 13.
Deutz TCG 7.8 H2.
Il sei cilindri TCG 7.8 H2 si basa su un concetto di motore termico e utilizzando l’idrogeno come combustibile non solo funziona a zero emissioni di CO2, è anche molto silenzioso e fornisce – già in questa prima versione – 200 kW di potenza (2200 giri/min).
Consumo di H2: ~19 kg/h a potenza massima (~12 kg/h GenSet). Il motore a idrogeno ha superato brillantemente i test iniziali sul banco di prova e dovrebbe entrare in produzione nel 2024. Il motore è adatto a tutte le attuali applicazioni Deutz, ma a causa dell’infrastruttura disponibile è probabile che venga utilizzato in primo luogo nelle apparecchiature stazionarie, nei generatori e nel trasporto ferroviario.
JCB AB448.
Presso la JCB Power Systems, nel Derbyshire, sono stati assemblati più di 75 esemplari del motore AB448 H2 a quattro cilindri da 4,8 litri, mentre il progetto continua a essere sottoposto a test di validazione ad ampio raggio. Configurato per sviluppare la stessa potenza e coppia del suo omologo alimentato a diesel, due esemplari sono stati inseriti in un furgone di medie dimensioni e in un autocarro da 7,5 tonnellate oltre ad alimentare una terna e un sollevatore telescopico.
Iniettori Bosh H2.
La vera innovazione di Bosch è rappresentata dall’iniettore specifico per l’idrogeno. Gli ingegneri Bosch hanno ideato una soluzione per mantenere i fluidi separati all’interno dell’iniettore. Infatti, in un motore diesel tradizionale, l’iniettore per funzionare correttamente viene lubrificato costantemente dal carburante. La soluzione studiata dagli ingegneri prevede un design sofisticato che mantiene i fluidi separati all’interno dell’iniettore e utilizza diverse tecnologie di rivestimento. Bosch prevede di avviare la produzione in serie di questa tecnologia entro il 2024.
Idrogeno, progetti tanti al pari delle perplessità.
PRO
- Convertire i motori endotermici in motori ad idrogeno non richiede grandi interventi. Sono sufficienti un kit di conversione in cui la testata diesel viene sostituita con una testata per l’idrogeno e una serie di iniettori specializzati. Quindi, da questo presupposto, l’idrogeno potrebbe funzionare molto bene per determinate applicazioni, come l’aggiornamento di motori diesel esistenti.
- La tendenza di molti costruttori verso l’elettrificazione procede a rilento e in questo momento, la tecnologia sperimentale che sta sondando la valenza dei motori elettrici in ambiti heavy duty (soprattutto per i settori dei trasporti e del construction) non sta dando risultati confortanti. La densità di energia richiesta alle batterie nelle operazioni sotto carico porta a un loro rapido esaurimento.
CONTRO
Ma anche l’idrogeno ha i suoi limiti e svantaggi rispetto alle motorizzazioni elettriche alimentate a batteria, che sollevano più dubbi che certezze.
Sicuramente l’idrogeno è la fonte di energia più verde che ci sia, ma richiede una quantità enorme per la sua processazione. Infatti, i contro dei motori ad idrogeno risiedono soprattutto nello status quo della tecnologia per produrre l’idrogeno stesso: non soltanto è complesso il processo per separare l’idrogeno dagli elementi a cui è associato in natura, ma risulta problematico anche lo stoccaggio e il trasporto.
I progetti per ottimizzare la produzione di idrogeno sono in evoluzione, ma i costi per ora sono elevati, con un diretto riscontro sui prezzi finali, superiori oggi anche al costo dei motori elettrici. Inoltre, i distributori scarseggiano e questo rappresenta un ulteriore importante vincolo.