Una transizione energetica affidabile richiede l'implicazione di una serie di domini scientifici:fisico, umano, sociale, economico, così come le scienze della terra e della vita, con la particolare preoccupazione di mettere l'utente finale al centro dello sviluppo tecnologico. Nell'ambito del progetto ULHyS (Université de Lorraine Hydrogène Sciences et Technologies), l'Università della Lorena riunisce una decina di laboratori attorno a cinque temi di ricerca, dalla produzione di idrogeno alla distribuzione territoriale. In tale contesto, diversi membri ULHys sono stati invitati a visitare la stazione di rifornimento di idrogeno FaHyence a Sarreguemines.

Inaugurato ad aprile 2017, FaHyence è la prima stazione di rifornimento in Europa che produce idrogeno mediante elettrolisi in loco utilizzando elettricità verde proveniente da energie rinnovabili fornita da Electricity of France (EDF). Il sito ha una capacità di 40 kg di idrogeno al giorno, che rappresentano la necessità di circa 20-25 veicoli al giorno per pressioni di carica comprese tra 350 e 420 bar.

Portate di circa 350 km, senza alcuna emissione di gas serra

Altre stazioni di rifornimento di idrogeno in Francia includono il progetto HyWay, che è operativo dall'estate 2018 nel sito CEA (Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica) a Grenoble, e altri due sono in costruzione a Rodez e Nantes. FaHyence è il risultato di una collaborazione tra EDF, EIFER, McPhy, Symbio Fcell e l'agglomerato urbano delle confluenze di Sarreguemines (CASC). Al fine di garantire il regolare funzionamento della stazione di servizio, una decina di veicoli a idrogeno corrono nell'agglomerato urbano:Electric Kangoo ZE (Renault) equipaggiato da Symbio Fcell con una cella a combustibile che funge da range extender. Le celle a combustibile di tipo PEM (membrana elettrolitica polimerica) funzionano con idrogeno puro e quindi senza alcuna emissione di gas serra con autonomia fino a 350 km, di cui 200 km grazie ad una batteria Li-ion da 33kWh e 150 km grazie ad una PEMFC da 5kWh collegata ad un serbatoio di idrogeno da 1,8 kg pressurizzato a 350 bar.

Anche se la stazione di servizio non è ad accesso libero, qualsiasi veicolo – francese, Europea o internazionale – l'alimentazione ad idrogeno può effettuare una ricarica previa semplice autorizzazione richiesta al CASC con un evidente vantaggio:il caricamento dell'idrogeno è completamente gratuito. Come conseguenza, altri nove veicoli utilitari sono stati acquistati nel frattempo da altri partner professionali del conglomerato e diversi utenti privati ​​tedeschi e belgi hanno già riempito i loro serbatoi a Sarreguemines.

FaHyence fa parte del progetto H2ME (Hydrogen Mobility Europe) finanziato dal programma europeo FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking) che mira a implementare 49 stazioni di rifornimento di idrogeno e 1, 400 veicoli in Europa entro il 2020. L'idrogeno è il terzo capitolo del progetto di mobilità sostenibile di FaHyence oltre all'elettricità e al biometano. È un ambizioso laboratorio vivente e un evidente esempio di applicazione della tecnologia dell'idrogeno.

Un pieno in quattro minuti netti

Gli utenti che imparano a sfruttare i dispositivi di riempimento sono andati senza intoppi. L'interfaccia è classica e la procedura simile ai sistemi convenzionali che utilizzano combustibili fossili ha consentito di ridurre al minimo il periodo di adattamento. Sono ancora necessari miglioramenti in termini di ergonomia e interazioni, ma il principio di funzionamento rimane abbastanza semplice. Rispetto alle ore di ricarica necessarie per i veicoli elettrici convenzionali a batteria, i quattro minuti per riempire di idrogeno il serbatoio di un veicolo sembrano essere più che accettabili.

La stazione contiene un elettrolizzatore alcalino con una capacità di produzione di 1,8 kg/h che richiede 50 litri di acqua per chilogrammo di idrogeno prodotto. Inoltre, c'è un compressore a due livelli, le prime pressioni di raggiungimento di circa 30 bar, e il secondo dotato di circuito frigorifero fino a -20°C permette di raggiungere pressioni fino a 420 bar. Questo dispositivo di compressione offre due vantaggi principali:il primo è che consente di riempire non solo veicoli a idrogeno a 350 bar (caso di FC-EV come il Kangoo ZE), ma anche, di sicuro con alcune limitazioni di volume, veicoli elettrici funzionanti con idrogeno che richiedono pressioni di riempimento di 700 bar e raggiungono un'autonomia di circa 450 km (caso FCV come Toyota Mirai, la Honda Clarity Fuel Cell e la Hyundai Nexo…). Il secondo vantaggio è che il sistema di raffreddamento riduce il tempo di riempimento a quattro minuti rispetto ai sette minuti per i sistemi funzionanti a temperatura ambiente.

Una stazione di servizio poco sfruttata che potrebbe facilmente diventare competitiva

"La tecnologia dell'idrogeno in sé non è il fattore limitante", dice Christian Hector, capo del servizio tecnico di Cofluences e promotore del progetto FaHyence. "L'elemento più vincolante è l'elettrolizzatore". Con una media di 2,2 rifornimenti al giorno, rappresenta appena il 5% della sua capacità nominale, la stazione è chiaramente sottoutilizzata. Come conseguenza, il costo per riempimento rimane troppo alto per essere competitivo con i sistemi classici. Mentre il costo per chilogrammo dell'idrogeno dipende dalle condizioni locali; a Sarreguemines 10€ al kg, e la media nazionale è di circa 6€ al kg. Nota che ci vuole circa 1 kg di idrogeno per percorrere 100 km.

Affinché la stazione sia efficiente in termini di costi, sarebbe richiesto un minimo di 30 veicoli al giorno che riempiono il loro serbatoio. "Ma il profitto economico non era la motivazione di questo progetto, " dice Hector. "Lo scopo era quello di testare la mobilità elettrica in un contesto transfrontaliero, nonché per convalidare l'affidabilità tecnica di una stazione di rifornimento di idrogeno in combinazione con un elettrolizzatore in loco". Anche se il futuro di questa stazione, il cui sostegno finanziario termina nel 2020 rimane incerto, gli obiettivi sono stati raggiunti e questo grazie alla tenacia di Hector e del suo team di mobilità verde al CASC.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.