Quando il governo del Regno Unito ha annullato i suoi piani per elettrificare le linee ferroviarie in tutto il Galles, le Midlands e il nord dell'Inghilterra, e ridurre l'elettrificazione della rete ferroviaria del Great Western, ha posto fine prematuramente a un programma di investimenti ferroviari una volta propagandato come il più grande che il paese avesse visto dall'era vittoriana. Ma ora i rapporti suggeriscono che il governo e i produttori di treni sperano che possa esserci un modo alternativo per trasformare le ferrovie britanniche in elettriche:l'idrogeno.

I treni a idrogeno hanno già sostituito i motori diesel più inquinanti su una linea in Germania, e alcune compagnie ferroviarie pensano che i veicoli potrebbero funzionare in Gran Bretagna già nel 2022. La loro introduzione richiederebbe comunque investimenti sostanziali e non sarebbe senza sfide. Ma potrebbero essere un passo importante verso la riduzione dell'impronta di carbonio delle ferrovie.

Solo circa un terzo della rete ferroviaria del Regno Unito è stato elettrificato, con poca traccia in più convertita negli ultimi anni. Senza continuare ad elettrificare la rete, il governo si trova di fronte al dilemma di come eliminare i treni diesel che producono anidride carbonica e altri inquinanti nocivi.

L'attuale strategia consiste nell'acquistare treni bimodali che possono passare all'utilizzo del diesel quando raggiungono parti del binario senza elettricità. Ma questo sta ingannando il problema della gestione del cambiamento climatico e dell'inquinamento atmosferico e lascia ancora il Regno Unito molto indietro rispetto alla maggior parte delle altre reti europee.

Se l'elettrificazione del resto della rete è ritenuta troppo costosa, una potenziale alternativa è generare elettricità a bordo del treno. Un modo per farlo è utilizzare celle a combustibile che combinano il gas idrogeno con l'ossigeno dell'aria per produrre elettricità e acqua. L'idrogeno può trasportare più energia rispetto allo stesso peso delle batterie, il che significa che i sistemi di celle a combustibile potrebbero essere più leggeri. Inoltre, impiegano meno tempo per il rifornimento rispetto alle batterie per ricaricarsi e non hanno gli stessi elevati costi ambientali derivanti dalla produzione.

Il gas idrogeno dovrebbe essere compresso in serbatoi che di solito vengono immagazzinati sul tetto del treno. Ma l'aggiunta di un sistema di frenata rigenerativa per caricare una piccola batteria aggiuntiva ridurrebbe la quantità di idrogeno necessaria per alimentare il treno.

L'alto costo di installazione dei cavi aerei significa che i treni a idrogeno sarebbero probabilmente un modo più economico per elettrificare le linee ferroviarie con volumi di traffico relativamente bassi. E ha senso sperimentare con i treni a idrogeno per scoprire eventuali problemi imprevisti. Ma un uso diffuso richiederebbe investimenti sostanziali nella generazione e nello stoccaggio dell'idrogeno. Poiché sono mai state costruite pochissime ferrovie a base di idrogeno, non è chiaro se effettivamente risparmierebbero ai governi dei soldi per l'elettrificazione di linee più grandi che fornirebbe un'economia di scala.

Una soluzione migliore potrebbe essere lo sviluppo di treni bimodali in grado di passare dall'elettricità proveniente da cavi aerei alle celle a combustibile. Questo sarebbe particolarmente adatto per la rete ferroviaria del Regno Unito, che ha molti ponti e gallerie che sono troppo bassi per far passare i cavi aerei sotto e molto costosi da sostituire. Se i treni elettrici potessero passare all'energia a idrogeno per tratti di binario con ponti o gallerie anziché richiedere cavi, potrebbe ridurre notevolmente il costo dell'elettrificazione.

L'altro problema con le celle a combustibile a idrogeno è che il carburante è attualmente prodotto da metano (gas naturale) utilizzando un processo chiamato riformazione del metano a vapore che produce anche una grande produzione di monossido di carbonio altamente tossico. Questo può essere convertito in anidride carbonica, ma ciò significa che l'utilizzo di celle a combustibile a idrogeno contribuisce ancora alle emissioni di gas serra.

Idrogeno più pulito

Un modo senza inquinamento per produrre idrogeno è attraverso l'elettrolisi, facendo passare una corrente elettrica attraverso l'acqua. In teoria, potresti usare l'energia eolica in eccesso (e forse solare) per generare questa elettricità e rendere l'idrogeno una fonte di energia rinnovabile. Il problema è che è improbabile che gli impianti di elettrolisi siano economici a meno che non funzionino per una parte elevata della giornata. Ciò significherebbe che quando non c'era vento in eccesso ad alimentarli, avrebbero bisogno di elettricità regolare dalla rete che renderebbe il processo molto costoso (e non necessariamente rinnovabile).

Una seconda alternativa consiste nell'utilizzare un metodo di produzione "termochimico" che prevede la reazione dell'acqua con zolfo e iodio in presenza di calore. La buona notizia è che questo metodo è destinato a diventare economico entro i prossimi dieci anni grazie allo sviluppo delle centrali nucleari di quarta generazione. Questi ad alta temperatura, in Cina si stanno sviluppando piccoli reattori modulari, gli Stati Uniti, Canada e Giappone ma non nel Regno Unito o in Europa.

Nonostante gli attuali limiti dell'idrogeno come carburante per i trasporti, poiché sempre più paesi (in particolare il Giappone) intraprendono ulteriori ricerche sull'economia dell'idrogeno, i suoi costi diminuiranno notevolmente, proprio come hanno fatto per l'energia solare ed eolica. L'idrogeno potrebbe anche arrivare a sostituire il gas naturale nei tubi del gas di rete, che aiuterebbe a ridurre i costi di utilizzo per il trasporto.

La difficoltà spesso riscontrata nel tentativo di introdurre un nuovo tipo di carburante per il trasporto è che i proprietari di veicoli non lo utilizzeranno senza l'infrastruttura per supportarlo, ma i costruttori di infrastrutture non lo installeranno a meno che non vi sia una richiesta da parte dei proprietari di veicoli. Un esperimento finanziato dal governo con i treni a idrogeno potrebbe aiutare a superare questo problema e portare l'economia dell'idrogeno rinnovabile un passo più vicino alla realtà.

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