Testo di Tommaso Marcoli
Nel 2020 il settore dei trasporti ha consumato circa 100 EJ di energia, rappresentando quasi un quarto del consumo energetico globale totale. Questo elevato consumo energetico corrisponde a un’impronta di carbonio significativa, con il trasporto su strada identificato dall’Unione Europea e dall’Italia come la principale fonte di emissioni di CO₂.
I dati relativi al 2019 in Italia rivelano differenze significative nei consumi energetici dei veicoli tradizionali in base alla tipologia e al contesto di utilizzo. Per esempio, le auto a benzina consumano mediamente 10,58 litri per 100 km in città e 6,90 litri per 100 km fuori città, con emissioni di CO₂ comprese tra 65,6 e 161 grammi/km. Per contestualizzare questi numeri, un’auto che percorre 15.000 km annui (suddivisi in 10 mila in città e 5 mila in contesto extraurbano) produce circa 1,57 tonnellate di CO₂, superando notevolmente gli obiettivi europei sulle emissioni. Inoltre, gli studi evidenziano una marcata differenza tra consumi reali e quelli dichiarati nei test di omologazione, sottolineando la necessità di criteri di valutazione più realistici.
La decarbonizzazione di questo settore è pertanto diventata una priorità urgente nelle politiche ambientali.
Due principali soluzioni tecnologiche sono oggi al centro della discussione sulla mobilità sostenibile: l’elettrificazione diretta mediante batterie e l’utilizzo di carburanti sintetici (e-fuels) prodotti attraverso processi Power-to-X. Una recente ricerca del Dipartimento per l’energia dell’Università di Pisa offre un’analisi approfondita di entrambe le opzioni, fornendo elementi essenziali per comprendere quale potrebbe essere il percorso più efficace verso una mobilità realmente sostenibile.
Le batterie agli ioni di litio, in particolare quelle NMC (Nichel-Manganese-Cobalto), dominano attualmente la scena dell’elettrificazione, offrendo alte densità energetiche e autonomie considerevoli: un veicolo dotato di una batteria NMC da 60 kWh, pesante circa 300 kg, può garantire fino a circa 400 km di autonomia. Lo sviluppo delle batterie è sostenuto da ingenti investimenti globali, con Cina, Stati Uniti e Unione Europea che puntano soprattutto sulle innovative batterie a stato solido, in grado di offrire maggiore sicurezza, capacità energetica e velocità di ricarica.
I carburanti sintetici, o e-fuels, rappresentano un’alternativa complementare compatibile con gli attuali motori a combustione interna. Questi combustibili vengono prodotti mediante l’utilizzo di energia rinnovabile, attraverso la produzione di idrogeno verde ottenuto tramite elettrolisi, successivamente trasformato in combustibili come e-diesel, e-metano, e-metanolo ed e-ammoniaca. Sebbene offrano una densità energetica superiore rispetto all’idrogeno puro, il processo produttivo comporta elevate perdite energetiche, riducendo l’efficienza complessiva “dal pozzo alla ruota” al 20-30%, nettamente inferiore al 70-75% dei veicoli elettrici.
Il confronto tra elettrificazione diretta e uso di e-fuels evidenzia una marcata differenza nell’efficienza energetica. I veicoli elettrici hanno un’efficienza “dal pozzo alla ruota” (well-to-wheel) molto alta, intorno al 70-75%, grazie alle basse perdite nella trasmissione e nell’uso dell’energia dalle batterie. Gli e-fuels, invece, a causa delle numerose fasi di conversione energetica richieste per produrli, presentano un’efficienza complessiva significativamente inferiore (20-30%).
In termini pratici, per percorrere 100 km, un’auto elettrica richiede circa 15-20 kWh, mentre un’auto alimentata a e-fuels necessita di 50-60 kWh, aumentando così notevolmente la domanda di energia rinnovabile. Inoltre, mentre i veicoli elettrici riducono drasticamente le emissioni locali, gli e-fuels necessitano di una maggiore quantità di energia rinnovabile per essere sostenibili, con implicazioni sui costi e sull’infrastruttura necessaria.
La transizione verso una mobilità a basse emissioni richiede una strategia integrata che sfrutti le complementarietà tra elettrificazione diretta e utilizzo di e-fuels. I veicoli elettrici a batteria risultano più efficienti e pratici per il trasporto urbano e le percorrenze di medio raggio, dove infrastrutture di ricarica capillari possono essere facilmente implementate. Ad esempio, un pendolare che percorre quotidianamente circa 50 km può trovare ideale un veicolo elettrico con autonomia di 300-400 km, beneficiando di costi operativi ridotti e basse emissioni locali.
Gli e-fuels, invece, trovano applicazione ideale in settori dove l’elettrificazione diretta incontra ostacoli tecnici e logistici, come il trasporto pesante su lunghe distanze, grazie alla loro elevata densità energetica e ai tempi di rifornimento rapidi. Per esempio, un camion che percorre circa 800 km al giorno può beneficiare maggiormente degli e-fuels rispetto all’utilizzo di batterie molto grandi. Inoltre, gli e-fuels rappresentano una soluzione efficace per ridurre l’impronta carbonica del parco veicoli esistente, poiché sono compatibili con i motori a combustione attuali, facilitando così la transizione verso tecnologie più pulite senza necessità di sostituire immediatamente l’intera flotta.
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