Tecnologie di propulsione: dal CNG all’elettrico fino all’idrogeno

La strada verso un futuro sostenibile è una strada a più corsie, e questo vale sia per le automobili che per i veicoli commerciali leggeri, i camion o gli autobus. Se vogliamo ridurre in modo ottimale le emissioni di CO₂ nel traffico stradale, tutte le tecnologie di guida disponibili possono e devono dare il loro contributo, soprattutto quelle che sono disponibili immediatamente o già oggi. Il fattore decisivo per una mobilità rispettosa del clima non è il concetto di guida, ma l’energia utilizzata.

Le auto a batteria e i veicoli più grandi (BEV) svolgeranno sicuramente un ruolo importante nel prossimo futuro, a condizione che vengano caricati con energia elettrica rinnovabile. Ma anche il biogas, l’idrogeno e i carburanti sintetici (i cosiddetti e-carburanti) svolgeranno un ruolo importante nel percorso verso una mobilità rispettosa del clima.

Confronto tra tecnologie di guida per auto e altri veicoli

Motore a benzina

La tecnologia del motore a combustione è ormai collaudata, c’è ancora margine di ottimizzazione e l’infrastruttura per il rifornimento è capillare. La caratteristica del motore a scoppio è la compressione di una miscela di carburante e aria e la successiva accensione a scintilla tramite candele.

+ tecnica comprovata
+ prezzo di acquisto relativamente economico
+ infrastruttura di rifornimento molto sviluppata
+ trattamento dei gas di scarico relativamente semplice
– elevate emissioni di CO₂
– produzione sintetica di carburante costosa

Motore diesel

Come il motore a benzina, anche il motore diesel esiste ormai da oltre un secolo. A differenza del primo, il motore diesel è un motore a combustione con accensione a compressione, ossia autoaccensione senza candele. Rispetto ai motori a ciclo Otto, i motori diesel hanno generalmente il vantaggio, di una maggiore efficienza, ossia un consumo di carburante (misurato in litri per 100 km) inferiore di circa il 20-30% a parità di potenza del motore (misurata in kW o CV).

Grazie al complesso post-trattamento dei gas di scarico con filtri antiparticolato e alla tecnologia SCR (riduzione catalitica selettiva), i moderni motori diesel sono molto puliti.

+ tecnica comprovata
+ infrastruttura di rifornimento molto sviluppata
+ economico nel consumo
+ emissioni di CO₂ inferiori rispetto al motore a benzina
– dispendioso trattamento dei gas di scarico
– produzione sintetica di carburante costosa

Motorizzazione ibrida (HEV)

Un numero crescente di costruttori di veicoli si affida oggi alla propulsione ibrida, che combina un motore a combustione (di solito a benzina) con un motore elettrico. Il motore a scoppio viene fatto funzionare nel punto di carico ottimale, il motore elettrico viene utilizzato per accelerare e recuperare l’energia generata in frenata. La trazione ibrida è particolarmente vantaggiosa nel traffico urbano.

+ infrastruttura di rifornimento molto sviluppata
+ economico nel consumo
+ emissioni di sostanze inquinanti più modeste
– prezzo d’acquisto relativamente elevato
– massa maggiore per la presenza di più sistemi di propulsione

Motore ibrido plug-in (PHEV)

A differenza dell’ibrido puro, che carica la batteria utilizzando l’energia di frenata, l’ibrido plug-in può essere caricato alla stazione di ricarica. Grazie a questo e al suo pacco batterie più grande, l’ibrido plug-in consente di avere un’autonomia elettrica maggiore (da 80 a 120 chilometri entro la fine del 2023) senza dover fare a meno del motore a combustione.

+ infrastruttura di rifornimento molto sviluppata
+ economico nel consumo
+ emissioni di sostanze inquinanti più modeste
+ autonomia maggiore in modalità elettrica rispetto all’ibrido
– prezzo d’acquisto relativamente elevato
– massa maggiore per la presenza di più sistemi di propulsione

Motore a CNG

Come il motore a benzina, anche quello a CNG è un motore a combustione. Oggi i motori a CNG sono bivalenti e possono funzionare sia a CNG e biogas sia a benzina. Il CNG è costituito per oltre il 90% da metano (CH₄), l’idrocarburo più semplice. Grazie al rapporto favorevole di carbonio e idrogeno, il motore a CNG emette circa il 25% in meno di CO₂ rispetto al motore a benzina e non contiene polveri sottili né ossido di azoto, se non in misura minima. L’EcoMobiLista dell’Associazione traffico e ambiente (ATA) assegna regolarmente ai veicoli a CNG i primi posti in classifica. In media, in Svizzera al CNG si aggiunge oltre il 20% di biogas, e la tendenza è in aumento. Numerose stazioni di servizio offrono anche la scelta di rifornimento fino al 100% con biogas.

+ tecnica comprovata
+ praticamente CO₂ neutro con il 100% biogas
+ bassi valori di emissione (NO_X, polveri sottili)
+ autonomia simile al motore a benzina
+ conveniente per il costo totale di possesso (TCO = Total Cost of Ownership)
– rete dei 140 distributori in Svizzera con capillarità non uniforme (in Europa oltre 4’000)
– Limitazione della gamma di modelli, quasi niente più auto nuove
– sostenibilità variabile in base al mix di gas naturale

Motore elettrico a batteria (BEV)

Il futuro appartiene all’auto elettrica: così vuole la politica e in questa direzione si sta muovendo l’industria. Il rendimento, l’efficienza energetica e l’assenza di emissioni inquinanti locali sono argomenti a favore del motore elettrico a batteria. La mobilità elettrica è particolarmente adatta su distanze brevi. Attualmente un’autonomia accettabile è possibile solo con batterie enormi e molto pesanti.

+ elevata efficienza energetica
+ fattore divertimento grazie alla coppia vigorosa
+ funzionamento senza emissioni allo scarico
– lunghi tempi di ricarica e infrastruttura limitata
– bilancio ambientale problematico a causa della produzione e dello smaltimento della batteria
– incertezza sul valore dell’usato (sostituzione della batteria)
– sostenibilità variabile in base al mix di energia elettrica

Motorizzazione con celle a combustibile (FCEV)

Nella cella a combustibile, l’idrogeno (H₂) reagisce con l’ossigeno (O₂) per formare acqua, liberando così energia elettrica per la propulsione del veicolo. Lo scarico è costituito da vapore acqueo. Ormai non è più solo un miraggio: in Svizzera entro il 2025 circoleranno circa 1600 camion a celle a combustibile della coreana Hyundai. Al tempo stesso si prevede una rete di 30 stazioni di rifornimento H₂.

+ efficienza energetica
+ funzionamento senza emissioni
+ brevi tempi di rifornimento
– infrastruttura assente
– sostenibilità variabile in base alla produzione di idrogeno
– gamma di modelli molto limitata

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