La eco UP! La mobilità a emissioni zero di oggi e domani

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La eco up!, il metano e il biometano

La mobilità a emissioni zero di oggi e di domani

Con la eco up! debutta la vettura a gas metano più parca nei consumi

Metano e biometano vantano un enorme potenziale per la riduzione delle emissioni di CO2

La nuova eco up! è attualmente l’auto alimentata a gas metano più parca nei consumi. Infatti, per percorrere 100 km, la quattro posti Volkswagen consuma appena 2,9 kg di gas metano (CNG, ovvero gas naturale compresso) a fronte di emissioni di CO2 di soli 79 g/km. Ma non sono bassi solo i consumi: anche i costi del carburante sono particolarmente contenuti. Per percorrere 100 km con la eco up!, disponibile in versione tre e cinque porte, in Germania sono sufficienti poco più di 3 Euro. In Italia, il Paese che rappresenta il maggiore mercato europeo di vetture a gas, sono sufficienti poco meno di 3 Euro. Attualmente nessun’altra auto così versatile e compatta è in grado di garantire un simile risparmio.

Motori a gas come interfaccia per le energie alternative

Uno dei maggiori vantaggi delle vetture a metano, come la eco up!, consiste nella possibilità di alimentare queste vetture non solo con gas metano, bensì anche con carburanti alternativi, quali ad esempio il biometano ottenuto da fonti rinnovabili. Il biometano viene prodotto da materie vegetali di scarto e non si pone quindi in concorrenza con la produzione di generi alimentari; inoltre, le emissioni di CO2 vengono neutralizzate perché, con la combustione, viene rilasciata la stessa quantità di biossido di carbonio che è stata precedentemente assorbita durante la crescita delle piante. Nuovi procedimenti per ottenere il biometano (come la produzione dalla paglia) ridurranno poi ulteriormente la dipendenza dalle fonti di approvvigionamento di gas metano tradizionali. Un esempio: solo in Germania, secondo uno studio del Centro tedesco di ricerca sulle biomasse di Lipsia, ogni anno rimangono inutilizzati fino a 13 milioni di tonnellate di paglia. Con queste biomasse, in via teorica, potrebbero essere alimentati quattro milioni di veicoli a gas metano. Un primo impianto per la produzione di biometano dalla paglia è stato messo in funzione in Germania a febbraio del 2012.

Il gas offre, inoltre, l’opportunità di immagazzinare corrente da fonti rinnovabili, quali l’energia eolica. Tramite elettrolisi viene prodotto idrogeno che può essere utilizzato per l’alimentazione dei futuri veicoli a celle a combustibile. Prima che questa sofisticata e costosa tecnologia di motorizzazione venga introdotta su ampia scala, nella seconda fase della catena del processo viene anche prodotto metano, il quale, a sua volta, può essere impiegato come carburante per il funzionamento di vetture come ad esempio la nuova eco up!. Il mondo della produzione di carburante e dei sistemi di trazione si trova dunque di fronte a una svolta epocale. Il gas naturale sintetico così ricavato può inoltre essere impiegato nelle centrali a gas per produrre anche grandi quantità di energia elettrica in qualsiasi momento. In questo modo il gas eolico può essere utilizzato come “accumulatore” di energia eolica.

Da 20 anni Volkswagen con alimentazione a gas metano

Agli inizi degli anni ’90 la Volkswagen iniziò a dotare i propri veicoli di sistemi di alimentazione a gas metano, inizialmente in post-montaggio in collaborazione con l’affiliata IAV a Berlino. Con la crescente diffusione di tali veicoli crebbero tuttavia anche i requisiti richiesti, al punto che Volkswagen si decise a lavorare a motorizzazioni a metano di serie. Uno degli obiettivi era ridurre al massimo l’ingombro del serbatoio del metano all’interno dell’abitacolo. Il primo veicolo nuovo a essere dotato di motorizzazione a gas metano è stato nel 2002 la Golf Variant 2.0 BiFuel: una vettura della classe compatta. Il successivo, importante passo è seguito nel 2006, con il lancio sul mercato del Caddy 2.0 EcoFuel (Volkswagen Veicoli Commerciali) e della Touran 2.0 EcoFuel. Con questi due modelli la motorizzazione a gas metano della Volkswagen è stata impiegata, finalmente, nel variegato segmento dei furgoni per consegne urbane e dei van compatti. Nel 2009 ha debuttato la Passat con la pionieristica motorizzazione 1.4 TSI EcoFuel: grazie alla doppia sovralimentazione ottenuta con compressore meccanico e turbocompressore, il nuovo motore offriva una dinamica di marcia senza precedenti per una vettura a metano. Nello stesso anno la Volkswagen ha pertanto adottato questo gruppo propulsore anche sulla Touran, soluzione che si è rivelata ugualmente vincente sulle nuove generazioni di entrambi i modelli.

Oggi, alla fine del 2012, con il Caddy 2.0 EcoFuel, con la versione a passo lungo Caddy Maxi 2.0 EcoFuel (109 CV), con la Touran 1.4 TSI EcoFuel, la Passat e la Passat Variant 1.4 TSI EcoFuel (150 CV) e con la eco up! interamente di nuova concezione (68 CV), VW offre ben sei veicoli a gas metano nelle classi più diverse. Il prossimo anno debutterà anche la nuova Golf in una versione EcoFuel. La Volkswagen vanterà così una gamma di veicoli a metano tra le più ampie a livello mondiale.

Il metano e il biometano carburanti innovativi

Rispetto a benzina e gasolio, il metano fornisce una quantità di energia notevolmente superiore: 1 kg di gas metano corrisponde rispettivamente a 1,3 l di gasolio e a 1,5 l di benzina. La capacità di 1 kg di gas metano è di 11,69 kWh, che scende a 9,86 per il gasolio, e a 8,77 per la benzina. Inoltre, il gas offre il vantaggio di poter essere ottenuto da materie prime rinnovabili e combusto in modo da neutralizzare le emissioni di CO2: ciò significa concretamente che nella combustione del biometano prodotto in modo industriale (che ha la stessa struttura chimica del gas naturale) viene rilasciata la medesima quantità di CO2 che è stata precedentemente assorbita dalla crescita delle relative piante. Decisiva la scelta di produrre il biometano da residui vegetali e non da frutti, escludendo così che questo processo entri in concorrenza con la catena alimentare.

Percentuale dei veicoli a metano in Europa

Il gas naturale e il biometano (come pure l’idrogeno e il metano prodotti per elettrolisi dalla corrente elettrica) sono importanti pietre miliari sulla via che conduce a un futuro indipendente dal petrolio. Grazie ai nuovi modelli quali la eco up!, ai grandi progressi nella guerra alle emissioni di CO2, al potenziamento delle infrastrutture di rifornimento e al sistema di incentivazione statale per questi sistemi di trazione ecocompatibili, sarà possibile incrementare in misura rilevante la percentuale di veicoli a gas in molte parti d’Europa.

In Germania sono attualmente presenti 97.000 veicoli a gas metano (dato aggiornato a metà del 2012); nel 2011 questo parco veicoli è stato interessato da un aumento del 4,3%. Se, d’altro canto, osserviamo il mercato italiano, è possibile prevedere che la quota di mercato delle motorizzazioni a gas cresca in misura rilevante se vengono create le condizioni contestuali ideali. Nel Paese subalpino, infatti, tra il 2005 e 2011 il numero di vetture a gas metano è raddoppiato, passando da 382.000 a 785.000 auto. In Italia per queste vetture sono previsti sgravi fiscali, incentivi per l’acquisto, possibilità di accesso alle zone a traffico limitato oltre a sovvenzioni per la creazione di stazioni di rifornimento di metano.

Per contro in Germania, nonostante i fornitori di gas metano offrano premi fino a 1.250 Euro per l’acquisto di una vettura nuova, nonostante il carburante stesso abbia un prezzo inferiore a quello della benzina e del gasolio (tra l’altro a fronte della minore pressione fiscale) e sebbene le stazioni di rifornimento siano salite a 911 unità (dato aggiornato a ottobre 2012), siamo ben lontani dal pieno sfruttamento del potenziale disponibile. Rispetto a questa situazione generale, la strategia dei carburanti del governo federale tedesco si pone l’obiettivo di portare la percentuale dei veicoli alimentati a metano al 4% entro il 2020, un dato che corrisponde a ben 1,4 milioni di veicoli. Rispetto al 2012 si tratterebbe di un aumento enorme, ma lo sviluppo che ha interessato l’Italia, dimostra tuttavia che si tratta di un obiettivo realizzabile.

Il biometano come fonte energetica locale

Il biometano acquista un’importanza crescente grazie alle sue caratteristiche di ecocompatibilità e alla possibilità di una produzione industriale nel Paese in cui deve essere utilizzato. Già con l’alimentazione a metano “naturale” si ottiene un abbattimento del 24% delle emissioni di CO2 rispetto ai motori benzina. Il bilancio delle emissioni di CO2 migliora ulteriormente impiegando il biometano: se, nella stazione di rifornimento, al metano naturale viene miscelato il 20% di biometano, le emissioni di CO2 si riducono già del 39%. Se si effettua il rifornimento esclusivamente con biometano, le auto producono fino al 97% di CO2 in meno! In questo modo le emissioni di CO2 – misurate come Well-to-Wheel (dalla fonte della materia prima fino al gruppo propulsore) – sarebbero “paragonabili a quelle della tecnologia delle celle a combustibile o a quelle dei veicoli elettrici alimentati da batterie, partendo dal presupposto che la corrente e l’idrogeno vengano prodotti da fonti rinnovabili”, scrive l’agenzia tedesca per l’energia (dena).

Secondo le stime, le riserve di gas naturale ammontano a livello mondiale a 525.000 miliardi di m3 (dato aggiornato al 2009). Il consumo annuo a 3.000 miliardi di m3. Ciò significa, quindi, che le riserve di gas metano non sono infinite. Tanto più importante è pertanto la previsione dell’agenzia berlinese dena relativa al mercato tedesco sulle vetture a gas metano nell’anno 2020: “Anche in caso di raggiungimento della percentuale del 4% di cui sopra, teoricamente tutte le vetture a gas metano nell’anno 2020 potrebbero essere alimentate esclusivamente con biometano”.

Fino alla metà del 2011 in Germania esistevano già ben 57 impianti per biometano, che immettevano nella rete del metano 64.000 metri cubi standard (Nm3/h) l’ora. In una su quattro stazioni di rifornimento in Germania viene già miscelato il biometano, e quasi 100 distributori offrono biometano puro. Questo valore non viene superato in nessun Paese del mondo. La Verbio AG (di Lipsia) è una delle aziende tedesche leader a livello tecnologico nella produzione sostenibile di biometano. L’azienda è specializzata nella produzione di biometano da materie quali letame, liquame, rifiuti organici e paglia, ovvero da fonti rinnovabili che non entrano in concorrenza con quelle per la produzione di generi alimentari. L’azienda ha sviluppato una propria bioraffineria in grado di ottenere il biometano esclusivamente dalla borlanda, un prodotto di scarto della produzione del bioetanolo, e dalla paglia. Dalla primavera del 2012 viene impiegata un’ulteriore tecnica di produzione del gas da materie rinnovabili: si tratta della produzione di biometano unicamente dalla paglia. La Verbio AG è la prima azienda al mondo a essere riuscita a conseguire un simile risultato.

Un successivo stadio di sviluppo è rappresentato dal gas denominato E-Gas, o anche Power-to-Gas. Come accennato in precedenza, la corrente viene trasformata mediante elettrolisi in idrogeno e, in una seconda fase, in metano. Il Gruppo Volkswagen, insieme a diversi partner di progetto, come la SolarFuel GmbH e il Centro ricerche sull’energia solare e sull’idrogeno (entrambi di Stoccarda), l’Istituto Fraunhofer per l’energia eolica e la tecnologia dei sistemi energetici (Kassel) e l’EWE Energie AG (Oldenburg), realizza per la prima volta soluzioni atte a consentire l’immagazzinamento in grandi quantità della corrente proveniente da fonti rinnovabili che non può essere immediatamente impiegata (ad esempio quella ottenuta dalle pale eoliche o dagli impianti fotovoltaici). Viceversa, il gas immagazzinato può essere impiegato per l’alimentazione delle centrali elettriche. La corrente può essere così utilizzata, da un lato, per l’alimentazione delle auto elettriche (ovvero per l’impiego sulle brevi distanze), dall’altro anche come carburante per i veicoli a gas e a celle a combustibile e quindi per lunghe percorrenze. Il processo di elettrolisi per la trasformazione dell’idrogeno in metano comporta un ulteriore effetto secondario dalle conseguenze positive: la trasformazione viene realizzata impiegando CO2, che evita così di raggiungere l’atmosfera e di contribuire all’“effetto serra” – e questo metano renderà le vetture come la eco up! ancora più ecologiche.