Emissioni da un motore diesel

Roma, 25 set – Dello scandalo delle emissioni da una classe di motori diesel montati su veicoli Volkswagen si è detto e scritto di tutto e non senza ragione, dai rapporti Usa-Germania al montante protezionismo americano, fino a chiamate in correità di altre case automobilistiche o perfino dell’intera classe di costruttori di motori diesel.

Non sono state però affrontate le questioni basilari relative alla natura stessa dei motori diesel in relazione allo specifico problema rilevato dalle autorità d’oltreoceano, né tanto meno se esistano alternative radicali a questa che si configura come una catastrofe globale per un comparto chiave come quello automobilistico.

Le emissioni incriminate sono quelle degli ossidi di azoto, NOx: inquinanti non particolarmente tossici in modo diretto per la salute umana (sono, infatti, responsabili per lo più di irritazioni alle vie respiratorie), sono tuttavia precursori delle piogge acide molto nocive per le foreste e gli ecosistemi.

Gli NOx vengono – o dovrebbero – essere abbattuti mediante il processo della riduzione selettiva catalitica, un processo reso possibile da dispositivi costosi e di limitata efficienza in cui i fumi della combustione sono fatti passare attraverso una soluzione di urea e acqua demineralizzata (la cosiddetta AdBlue) che, iniettata all’interno del catalizzatore, si decompone in ammoniaca e anidride carbonica, dando luogo alle reazioni che sottraggono ossigeno ai fumi impedendo la formazione degli ossidi di azoto.

Il primo problema è che i catalizzatori sono realizzati con ossidi di vanadio e ossidi di titanio, materiali costosi, mentre il secondo problema è che per evitare la fuoriuscita di ammoniaca nei fumi l’efficienza del processo è mantenuta sotto l’85%.

Il terzo e più strutturale problema, perché derivante direttamente dalle leggi della termodinamica, consiste nel fatto che per ottenere bassi consumi sono necessariamente prodotti più ossidi di azoto a causa delle più elevate temperature e pressioni di funzionamento dei motori diesel, in una rincorsa senza fine limitata soltanto dal costo dei sistemi di abbattimento, che a sua volta si riflette nei prezzi delle vetture al pubblico.

Tutto questo precisato, rimane il fatto che i motori a combustione interna per autoveicoli sono pesantemente inefficienti, nel senso che l’efficienza della trasformazione dell’energia chimica immagazzinata nel gasolio (o nella benzina, o Gpl, o anche nel metano) non supera mai il 30% e solo in un percorso ideale, mentre nella realtà dei cicli urbani scende fino a sfiorare il 10%.

Proprio in ragione di questa inefficienza, anch’essa conseguenza insuperabile della termodinamica, non solo i primi autoveicoli (ancora in forma di carrozze) degli anni 1830 erano elettrici, ma fino al primo decennio del 1900 i veicoli elettrici vendevano spesso più di quelli a benzina o diesel e detenevano record impressionanti (per l’epoca) di velocità e ripresa.

Il successivo avvento del petrolio a basso costo, americano prima e poi nel resto del mondo a partire dall’area caspica-caucasica, nonché la nascita della catena di montaggio per il Modello T di Ford sancirono la definitiva affermazione dei motori a combustione interna.

Solo negli anni 1970, con la prima crisi petrolifera e le preoccupazioni sull’inquinamento dell’aria, si pose nuovamente il dilemma se rendere più efficienti i motori a carburante oppure favorire la transizione alla mobilità elettrica. Ancora una volta, vinse la prima linea e i risultati sono stati anche positivi, determinando un miglioramento generalizzato della qualità dell’aria, soprattutto negli ambienti urbani, e i costi addizionali furono assorbiti grazie alla crescita sostenuta dell’economia e alla globalizzazione con le conseguenti economie di scala delle case produttrici.

Nel corso del primo decennio di questo secolo, tuttavia, in relazione all’aumento sostenuto del prezzo del petrolio e quindi dei carburanti, il settore dei veicoli elettrici lentamente si risvegliava, portando alla luce – con alterne fortune – una serie di modelli, sia completamente elettrici sia ibridi ossia con trazione combinata elettrica e a benzina, questi ultimi di maggiore successo e prodotti essenzialmente in Giappone, tra cui spicca la classe Toyota Prius.

Sulla scorta di rigorose analisi scientifiche, tuttavia, è oggi abbastanza chiaro che la vera svolta può consistere nei veicoli completamente elettrici, alimentati cioè soltanto da accumulatori elettrochimici o celle a combustibile, in quanto l’efficienza valutata sull’intero ciclo di vita di questo tipo di veicoli supera di gran lunga quella di qualsiasi veicolo di pari potenza sia a combustione interna sia ibrido, anche considerando la necessità di generare a monte l’elettricità necessaria alla ricarica delle batterie.

Laddove, infatti, si consideri che la generazione centralizzata, per esempio a gas a ciclo combinato, dell’energia elettrica raggiunge efficienze intorno al 60%, e l’energia meccanica erogata alle ruote supera l’80%, l’efficienza combinata raggiunge facilmente il 50%, per di più indipendentemente dal regime di moto dell’auto, ossia dal tipo di ciclo (urbano, extraurbano, ecc), senza considerare che la crescente penetrazione della generazione elettrica da fonti rinnovabili elimina del tutto il fattore di efficienza a monte, posizionandone il valore complessivo intorno all’80%.

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Aumento della capacità e diminuzione del prezzo specifico delle batterie agli ioni di Litio per veicoli elettrici – serie storiche e proiezioni

È proprio la ricerca e lo sviluppo industriale condotti in quest’ultimo decennio sugli accumulatori di energia elettrica, motivati non solo dalle esigenze dei veicoli elettrici ma anche dalla stessa opportunità di rendere continuamente disponibile la stessa generazione da fonti rinnovabili intermittenti come quelle eolica e solare, che hanno portato a una rapida crescita della capacità delle batterie – quindi ad un incremento dell’autonomia che oggi raggiunge facilmente i 300 km – e ad una altrettanto veloce riduzione del relativo prezzo, rendendo ormai pensabile una transizione di massa alla mobilità individuale e collettiva su strada di natura completamente elettrica. La stessa barriera del tempo di ricarica appare sostanzialmente superata per mezzo dei dispositivi di ricarica veloce e boost, che lo riducono fino a pochi minuti per livelli di ricarica dell’80%.

Studi recenti anche condotti in Italia hanno inoltre dimostrato come lo sviluppo sinergico della mobilità individuale elettrica e delle fonti rinnovabili intermittenti fornisce ulteriori e inattesi vantaggi, quale l’aumento della domanda elettrica a scapito dell’importazione di petrolio e dell’uso dei carburanti derivati, che a sua volta aumenta il valore stesso dell’elettricità prodotta dalle fonti rinnovabili, rendendone quindi ancora più sostenibile l’ulteriore penetrazione anche in assenza di incentivazioni.

È significativo tuttavia il fatto che la necessità di fare a meno, il più possibile, di prodotti petroliferi avesse già in passato portato a un rapido sviluppo a livello almeno preindustriale dei veicoli elettrici, come il caso dell’Italia nel periodo delle sanzioni per la guerra d’Africa e successivamente della prima fase del secondo conflitto mondiale. Risale infatti al 1941 lo sviluppo di un bellissimo prototipo completamente funzionante, sviluppato dall’azienda elettrica del governatorato di Roma e dotata di regolare targa, che poteva portare due persone nel ciclo urbano per 100 km alla velocità di 40 km/ora.

Se allora la necessità aveva sviluppato l’ingegno italico, oggi che la crisi economica e petrolifera, delle quali non è dato vedere la fine, ripropongono esigenze analoghe e i consumi di petrolio e specificamente di diesel e benzina sono in ribasso in gran parte d’Europa, potrebbe essere una buona idea per il paese che detiene il primato mondiale di elettricità pro-capite generata dal sole di puntare sullo sviluppo interno dei veicoli elettrici, magari recuperando un po’ dello spirito autarchico di oltre 70 anni fa.

Francesco Meneguzzo

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