L’altro giorno ero in macchina con dei clienti. La macchina era ibrida plug-in. Parlando del più e del meno, è stata pronunciata la parola “sostenibilità“.
Siccome in qualità di ingegnere so tutto e nient’altro. E’ stato naturale che mi chiedessero se una macchina elettrica, oppure ibrida, fosse conveniente. Se costasse meno soldi andarci in giro.
Per non fare la figura di quello che non sa niente, ho dato delle risposte, così a memoria. Tornato a casa ho pensato che fosse interessante approfondire la risposta. Magari, anche con dei numeri, cosa che non guasta.
La domanda di fondo è in effetti molto profonda: Cosa possiamo fare come persone normali, davvero acquistare un diverso tipo di auto può contribuire a salvare il pianeta?
I soldi sono effimeri
La mia prima risposta, ancora più vera al giorno d’oggi (è che mi è servita a guadagnare un po’ di tempo), è stata che i soldi sono effimeri. Sono una convenzione fra essere umani. Alcuni tipi di soldi ad oggi sono pure virtuali. Ma anche il valore, in soldi, delle cose è effimero. Provate in un isola deserta a mangiarvi una pepita d’oro o un diamante, con i quali nel mondo civile potreste comprare un ristorante intero. O anche a bervi un litro di benzina se avete sete, o mettere un litro di acqua nel serbatoio se siete a secco.
Parlare di quanto sia “economico” guidare una macchina di un tipo piuttosto che di un altro non è equo. E soprattutto non ci da nessuna informazione su quale modo di spostarsi sia il più sostenibile.
Proviamo a cambiare prospettiva.
L’energia è un fatto
Come abbiamo già visto in questo articolo, l’energia è un fatto, ed ha proprietà interessanti. Si conserva, non ha ideologie politiche, ed è anche simpatica.
Invece di chiedersi quanto costa andare in giro, può avere senso quindi, chiedersi quanta energia si utilizza per spostarsi. E di conseguenza prediligere i mezzi di trasporto con un rendimento più alto (che utilizzano meno energia a parità di chilometri percorsi).
Un’altra cosa da tenere in considerazione è da dove proviene l’energia che usiamo nel mezzo di trasporto.
Se per esempio la nostra fonte è sempre la stessa, ipotizziamo sia fossile (in contrapposizione a rinnovabile), è possibile fare un’analisi, che da una idea di come il nostro modo di essere trasportati sia efficiente. Questa analisi si chiama WtW (Well to Wheels, dal pozzo alle ruote).
Potremmo semplificare il tutto pensando quanti kg di roba fossile utilizziamo per fare un certo numero di km.
Elettrico
Proviamo a vedere con i numeri quali possono essere le diverse efficienze in kg per km, all-inclusive o appunto WtW.
Elettrico: Il motore elettrico è effettivamente molto efficiente. Converte quasi tutta l’energia contenuta nella batteria del mezzo, in spostamento. Infatti non è pensabile alimentare una autovettura elettrica con dei cavi molto lunghi … Ma come mettiamo l’energia nelle batterie?
Per mettere l’energia nelle batterie usiamo l’energia elettrica che ci arriva a casa, opportunamente trasformata in corrente continua per la ricarica (inseriamo un rendimento di trasformazione), opportunamente trasportata a casa nostra (inseriamo un rendimento di trasporto) e infine opportunamente “generata” da una fonte fossile (rendimento della centrale elettrica, compreso il rendimento per portare l’energia fossile alla centrale).
Appuntiamoci queste informazioni sulle quali poi faremo dei conti.
Una cosa buona della mobilità elettrica è che dal tubo di scarico dell’auto non esce nessun agente inquinante.
Una cosa brutta è che, per lo meno in Italia, il grosso della generazione di energia elettrica è basato su fonti fossili.
Fossile
In questo caso tutto il rendimento sta nella conversione dell’energia chimica del serbatoio nel movimento dell’autovettura. Fare questo non è che sia una cosa particolarmente efficiente. Se vogliamo possiamo aggiungere il rendimento di portare l’energia chimica dentro il mio serbatoio che in qualche mondo rappresenta un rendimento di distribuzione.
Una cosa buona delle fonti fossili è che molto facile rendere disponibile il fluido (gas o liquido) che va nel serbatoio.
Una cosa brutta è che tutte le fonti fossili utilizzate per i motori a combustione interna, generano loro malgrado prodotti della combustione. Che sono sempre abbastanza distanti dall’aria pura di montagna.
Idrogeno
Quello che parrebbe una soluzione epocale, l’uovo di colombo della svolta energetica, potrebbe non brillare particolarmente.
L’idrogeno può essere senza dubbio utilizzato come combustibile per un motore a combustione interna. O ancora meglio può essere utilizzato come fonte di energia per le famosissime celle a combustibile (delle specie di batterie chimiche che generano corrente elettrica a partire dall’idrogeno).
Nel caso di utilizzo in celle a combustibile, di fatto l’idrogeno butta fuori dallo scarico acqua calda.
Ma potremmo essere stupiti da quanto sia “energeticamente” costoso produrre idrogeno.
Ricapitolando, cosa buona l’idrogeno non inquina quasi per niente e può essere inserito come gas dentro di nostri serbatoi (bombole in questo caso), oppure in sistemi più moderni.
La cosa brutta che l’idrogeno, che in natura è contenuto abbondantemente nell’acqua, per esempio, non è che sia così facile da estrarre.
Quindi dove possiamo trovare sostenibilità?
Di sicuro non nella mobilità elettrica a tutti i costi.
Di sicuro non nell’idrogeno a breve termine.
La chiave può essere contenuta nel spostarsi meno, e usare mezzi che utilizzino meno fonti di energia fossile. Cosa impossibile nel breve periodo.
Nel lungo periodo è necessario rivedere la politica energetica spingendo in modo deciso sulle rinnovabili, cercando di utilizzare i combustibili fossili il meno possibile. E non sprecare. Eliminare lo spreco non ha costi, nemmeno psicologici, non togliamo niente di cui pensiamo (anche lontanamente) di avere bisogno.
Una nuova frontiera potrà essere quella della micro generazione. Un’altra frontiera quella del miglioramento dell’efficienza di quello che abbiamo, senza però incorrere nell’errore di dovere per forza cambiare tutto quello che possediamo.
Riguardo a questo ultimo pensiero, quanta energia serve per costruire una auto nuova? Costruire un’auto costa, in energia, circa 80 MJ per kg di autovettura, quindi circa 120000 MJ. Costruire una auto elettrica quasi il doppio. E questo solo pensando all’energia necessaria per la costruzione, tralasciando le materie prime, il trasporto delle stesse e del prodotto finito ed, infine, l’inquinamento generato.
L’altro giorno leggevo su una rivista che parla di corsa, che un partecipante ad una gara molto importante ha rinunciato ad una trasferta dall’altra parte del mondo per non intaccare il suo budget di generazione di anidride carbonica per questo anno. E’ una scelta interessante, coraggiosa e responsabile.
Educare è possibile prevalentemente con l’esempio. A volte è molto difficile, ma è una resposabilità primaria per ognuno di noi
Un po’ di numeri
I numeri che seguono possono essere presi come si vuole. Io ho cercato di raccogliere i dati nel modo più neutro possibile, ma giocando con le fonti è possibile fare uscire come vincente uno qualsiasi dei tre mezzi. Se per esempio utilizziamo solo fonti rinnovabili per produrre energia, l’autovettura a gasolio/benzina/metano/gpl viene automaticamente eliminata in tutti i sensi.
Se per generare elettricità utilizzamo centrali vecchie, o addirittura a carbone come è diventato di moda in questo periodo. L’elettrico e l’idrogeno perdono il confronto miseramente.
Putroppo come viene generata l’energia è una scelta ancora una volta politica. Ma la politica siamo noi, siamo noi che dobbiamo capire ed essere consapevoli.
Chi governa è stato scelto dal popolo con i voti, e guardando sia la base di voto che il parlamento, forse il paragone con le pecore al pascolo non è del tutto fuori tema.
La sostenibilità e la nostra responsabilità sono un tema veramente molto interessante. Da tecnico e tecnologo mi sento molto sensibile a questa problematica.
Elettrico – 130 MJ per 100 km
Il rendimento di una nuovissima centrale a ciclo combinato è del 60%, ma ovviamente non sono tutte nuove, e nemmeno nuovissime, e neanche tutte a ciclo combinato.
Trasportare energia elettrica ha una efficienza di circa il 96%. Inserire l’energia all’interno delle batterie ha un rendimento di circa il 90%. Il rendimento di una macchina elettrica, per esempio una Tesla model S, mi porta a fare 100 km con 19 kWh (facendo attenzione a temperature e condizioni ambientali).
Ma partendo da fonte fossile ho bisogno di circa 37 kWh di energia, pari a 130MJ.
Fossile – 122 MJ per 100 km
Una auto nuova con un motore di ultima generazione (visto che per l’elettrico abbiamo preso la regina delle centrali elettriche, in questo caso scegliamo il motore 1.5 BlueHDi di PSA) può consumare circa 3,5 L di gasolio per 100 km . Il potere calorifico del gasolio è 35 MJ per Litro. Che mi porta la mia necessità a 122 MJ per fare 100 km.
Idrogeno – 325 MJ per 100 km
L’idrogeno si genera tramite elettrolisi, e il rendimento è di circa il 40% partendo da energia elettrica. Un kg di idrogeno così prodotto e inserito in una cella a combustibile genera circa i 19 kWh che servono all’automobile per fare i sui 100 km. Quindi per fare 100 km mi serviranno 325 MJ di energia fossile primaria.
