Audi utilizza la corrente prodotta dagli impianti eolici di Werlte, in Bassa Sassonia, per trasformare, all’interno di un impianto Power-to-Gas, l’acqua in ossigeno e idrogeno tramite elettrolisi. L’idrogeno puro è sufficiente ad alimentare vetture quali la Audi A7 Sportback h-tron quattro.
Il concept tecnico A7 Sportback h-tron quattro mostra come Audi riesca a portare su strada la tecnologia delle celle a combustibile in modo estremamente emozionale. Si tratta della prima auto a celle a combustibile con trazione quattro – con un decisivo valore aggiunto in termini di trazione, stabilità e dinamismo rispetto alle vetture della concorrenza a due ruote motrici. Ciascun asse viene azionato da un motore elettrico. La trazione e-quattro consente prestazioni di marcia sportive, con potenza massima 170 kW, coppia massima di 540 Nm e una velocità di punta di 200 km/h.
Inoltre, la batteria agli ioni di litio della Audi A7 Sportback h-tron quattro fornisce l’energia recuperata e accumulata nelle fasi di frenata, mettendola a disposizione come boost supplementare quando il guidatore preme a fondo il pedale destro. La batteria rende disponibili 8,8 kWh e può essere ricaricata da una presa. Anche la ventola di ricircolo nelle celle a combustibile aumenta l’efficienza del concept tecnico, poiché riconduce l’idrogeno non utilizzato all’anodo.
Per l’ulteriore sviluppo della tecnologia delle celle a combustibile, all’inizio del 2015 Audi ha acquistato dall’azienda canadese Ballard Power Systems Inc. un pacchetto di importanti brevetti, che rappresentano la base per lo sviluppo della prossima generazione delle celle a combustibile. Questo know-how avvantaggerà tutti i marchi del gruppo Volkswagen. La collaborazione con Ballard proseguirà anche in futuro.
Audi, inoltre, insieme a Volkswagen e ad altri partner lavora al futuro della cella a combustibile nell’ambito del progetto «HyMotion 5». L’attenzione è focalizzata sui nuovi materiali per la realizzazione delle cosiddette piastre bipolari, che separano una dall’altra le singole celle nello stack. Con queste, la cella a combustibile diviene molto più leggera, piccola, robusta e potente.
Ulteriori punti di forza sono l’eccellente comportamento d’avviamento a freddo, la lunga durata, la risposta istantanea ed il basso consumo di idrogeno. Anche il prezzo dovrebbe ridursi perché si ridurrà la percentuale di componenti molto costosi delle celle a combustibile, come per esempio quelli in platino.
Audi si occupa di soluzioni con cella a combustibile da più di dieci anni. Nel 2004 è stato realizzato il primo concept tecnico, la compatta A2H2, che utilizzava già una cella a combustibile a membrana polimerica elettrolitica (PEM), la strada maestra per questa tecnologia. Il suo motore elettrico erogava già 110 kW; fungeva da buffer una batteria nichel-metallo idruro. Nel 2009 è seguita Audi Q5 HFC (Hybrid Fuel Cell). La cella a combustibile PEM erogava 90 kW ed era supportata da una compatta batteria agli ioni di litio.
Gli Audi e fuel
Nel 2013 è entrato in funzione l’impianto di Audi e gas di Werlte (Bassa Sassonia). Grazie alla corrente eolica, a partire dall’acqua e dal biossido di carbonio viene prodotto l’Audi e gas, un metano sintetico. Il processo si attua in due grandi fasi, l’elettrolisi e la metanizzazione. Nella prima fase l’impianto utilizza la corrente da fonte rinnovabile per scindere l’acqua in ossigeno e idrogeno. Nel medio periodo l’idrogeno potrà anche servire per l’alimentazione di vetture a celle a combustibile, quale la Audi A7 Sportback h tron quattro.
Poiché, tuttavia, a oggi è ancora assente un’infrastruttura adeguatamente estesa per l’idrogeno, il focus si concentra attualmente sulla seconda fase del processo: mediante la reazione dell’idrogeno con la CO2 proveniente dal flusso dei gas di scarico di un adiacente impianto che produce biogas dai rifiuti, viene prodotto del metano sintetico, l’Audi e gas. Questo gas è chimicamente quasi identico al gas naturale, può pertanto essere distribuito alle stazioni di rifornimento CNG mediante la rete tedesca del metano e immesso nei serbatoi dei modelli Audi g-tron
L’impianto di Audi e gas produce ogni anno fino a 1.000 tonnellate di e gas, legando fino a 2.800 tonnellate di CO2. Con questa quantità di gas, 1.500 modelli Audi g-tron possono percorrere 15.000 chilometri l’anno ciascuno, a fronte di un bilancio di CO2 neutro. Come mezzo di pagamento l’Azienda mette a disposizione la fuel card Audi e gas. Questa carta serve anche come strumento di bilanciamento: Audi reimmette nella rete del metano la quantità di gas prelevata con i rifornimenti dei Clienti.
Alla Audi A3 Sportback g-tron, che è stata introdotta nel mercato all’inizio del 2014, si aggiungerà la nuova A4 Avant g-tron alla fine del 2016. L’Azienda sta inoltre lavorando all’impiego dell’e gas in altri mercati.
L’impianto di Audi e gas di Werlte mostra la grande validità del progetto «Power to Gas», ovvero il progetto della trasformazione della corrente in carburante. Nel frattempo questo concept ha trovato diversi imitatori nell’economia tedesca dell’energia: si tratta di grandi player che hanno aperto e gestiscono altri impianti Power-to-Gas. Questi rendono accumulabili le frequenti quantità di energia rinnovabile eccedenti, fornendo così un contributo prezioso alla rivoluzione energetica.
Contemporaneamente l’impianto Audi e gas contribuisce a stabilizzare la rete di corrente pubblica nella Germania settentrionale, che viene alimentata in gran parte da energia eolica. Com’è risultato da una serie di test effettuati dal gestore di reti elettriche TenneT TSO GmbH, l’impianto è in grado di reagire in modo veloce ed affidabile e di compensare le oscillazioni che si verificano nella rete elettrica. Pertanto si è dimostrato idoneo alla partecipazione al cosiddetto mercato secondario di regolazione dell’energia, che le società di gestione delle reti promuovono per la stabilizzazione della rete di distribuzione elettrica.
Audi è convinta delle potenzialità del principio Power-to-Gas e coopera con altri partner del settore dell’energia per coprire il crescente fabbisogno di combustibile. Uno di questi partner di cooperazione è il gruppo Thüga, una rete di società di servizi energetici comunali. Anche questo gruppo gestisce a Francoforte sul Meno un impianto
Power-to-Gas, nel quale viene testata tra l’altro la miscelazione di idrogeno nella rete del metano.
e-gas ottenuto per via biologica: il partner Audi Viessmann
Un altro partner di Audi è la Viessmann GmbH. L’azienda della cittadina di Allendorf (in Assia) è leader nel campo del riscaldamento e contribuisce con la propria expertise nel settore della corrente e del gas gestendo il primo impianto Power-to-Gas con metanizzazione biologica esistente in Germania. Un ulteriore esempio è rappresentato dall’azienda cleantech Electrochaea di Copenaghen, che vuole portare la metanizzazione biologica al livello dei megawatt. In entrambi i casi la trasformazione dell’idrogeno in metano non avviene come a Werlte, per via termochimica e catalitica, bensì secondo un procedimento biologico: speciali microorganismi si nutrono di idrogeno e CO2 e producono così l’Audi e gas.
Power-to-Liquid: Audi e diesel
A Dresden-Reick (un quartiere della città di Dresda), alla fine del 2014 è stato avviato come progetto pilota un impianto per la produzione di Audi e diesel. Anche qui viene applicata la formula degli Audi e-fuel: nella produzione del carburante viene legata una quantità di CO2 uguale a quella che verrà liberata durante il funzionamento della vettura. In questo caso il partner di Audi è l’azienda di energia locale Sunfire. L’impianto lavora secondo il principio Power to Liquid (PtL) e utilizza corrente ecologica come energia primaria. Le materie prime sono l’acqua e il biossido di carbonio fornito da un impianto di biogas. In futuro una parte di CO2 verrà ottenuta dall’aria ambientale tramite Direct Air Capturing – una tecnologia del partner Audi Climeworks di Zurigo.
Rispetto agli altri metodi di produzione di carburanti liquidi sintetici, il grado di efficacia del processo complessivo è straordinariamente elevato, raggiungendo il 70%. Nella prima fase del lavoro un’elettrolisi ad alta temperatura trasforma l’acqua surriscaldata fino a diventare vapore, in idrogeno e ossigeno. Nelle ulteriori fasi l’idrogeno reagisce nei reattori di sintesi con la CO2 (di nuovo sotto l’azione di pressione e temperatura). Il risultato è un prodotto denominato Blue Crude che, analogamente al petrolio grezzo, può essere raffinato e diventare il prodotto finale Audi e diesel. Il carburante sintetico è privo di zolfo e composti aromatici, il numero di cetano elevato lo rende molto infiammabile.
Purissimo carburante sintetico da biomassa: Audi e benzina
Audi sta attualmente sviluppando l’Audi e benzina, un ulteriore carburante del futuro, neutrale rispetto alle emissioni di CO2 e realizzato con materie prime coltivabili. La Global Bioenergies S.A. gestisce nelle vicinanze di Reims (Francia) un impianto pilota per la produzione di isobutene. Il centro Fraunhofer per processi chimici e biotecnologici (CPB) di Leuna (in Sassonia-Anhalt) trasforma l’isobutene gassoso mediante idrogeno in isoottano liquido, un pregiato carburante sintetico da biomassa. Questo carburante è privo di zolfo e benzolo e brucia pertanto con bassissime emissioni di sostanze nocive.
Global Bioenergies sta attualmente costruendo a Leuna un impianto dimostrativo, che dal 2016 produrrà grandi quantità di isoottano. Nel medio periodo i partner del progetto vogliono modificare il processo in modo tale da renderlo indipendente dalla biomassa – saranno così sufficienti acqua, idrogeno realizzato con metodo rigenerativo, CO2 e luce solare.
Grande resa per m2: Audi e etanolo
Un ulteriore progetto si sta realizzando ad Hobbs (New Mexico, USA). Qui dal 2012 Audi, insieme all’azienda di biotecnologie americana Joule, gestisce un impianto di ricerca per la produzione di e etanolo ed e diesel estremamente puri. Speciali microrganismi utilizzano la luce del sole, biossido di carbonio e acqua salata o industriale per realizzare carburante liquido. Alla fine di questa fotosintesi ottimizzata dal punto di vista biotecnologico troviamo gli alcani, importanti componenti del gasolio, ma anche etanolo. Già oggi il rendimento specifico per unità di superficie dell’impianto dimostrativo è otto volte superiore a quello della produzione di bioetanolo da frumento, prevalente negli USA, e tre volte quello della produzione del bioetanolo da canna da zucchero, adottata soprattutto in Brasile. Ma è possibile attendersi altri miglioramenti.
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