Nonostante gli obiettivi di decarbonizzazione, le emissioni dei trasporti pesanti sono aumentate costantemente per decenni: si stima che le emissioni dallo scarico siano aumentate di oltre il 2% all’anno dal 2000. Dopo un leggero calo durante la pandemia, le emissioni dei veicoli pesanti (HDV), in particolare provenienti da trasporto merci, hanno continuato a crescere. I veicoli pesanti sono oggi responsabili di oltre il 25% delle emissioni dei trasporti stradali nell’UE, mentre costituiscono solo il 2% del totale. flotta di trasporto stradale.
Tra i veicoli pesanti, i camion rappresentano un punto particolarmente critico per la decarbonizzazione e la riduzione delle emissioni. A livello globale, gli autocarri pesanti rappresentano oltre 40% delle emissioni del trasporto merci e sono responsabili fino all’80% dell’aumento delle emissioni di CO22 emissioni rispetto al passato due decadi. La decarbonizzazione dei trasporti pesanti sta emergendo come un obiettivo prioritario per i governi locali e nazionali per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione dei trasporti. Norvegia, Regno Unito, UE e California hanno proposto o implementato divieti sulla vendita di nuovi veicoli pesanti diesel tra il 2030 e il 2040.
Limiti all’elettrificazione delle batterie
Sebbene i veicoli elettrici a batteria (BEV) sembrino essere la via chiara verso il raggiungimento dell’azzeramento delle emissioni nette di veicoli passeggeri, l’elettrificazione da sola non sarà sufficiente per decarbonizzare i trasporti pesanti. Diverse caratteristiche chiave del trasporto pesante rendono i veicoli pesanti BEV poco pratici:
- Tempo di carica: I camion a lungo raggio di classe 8 che richiedono batterie da circa 1-2 MWh possono impiegare diverse ore per caricarsi completamente, aumentando i tempi di viaggio del fino al 35%. Per le flotte logistiche e di trasporto merci che già operano con margini ristretti, questo tempo di guida aggiuntivo non è economicamente fattibile.
- Carico utile: Le batterie necessarie per i veicoli commerciali pesanti riducono significativamente la capacità di carico disponibile, potenzialmente oltre 8.000 libbre. Anche la ridotta capacità di carico e l’aumento del peso del veicolo influiscono negativamente sull’economia operativa e aumentano significativamente i tempi di recupero del costo iniziale di acquisto di un HDV BEV.
- Infrastruttura di ricarica: Distribuzione dell’infrastruttura fisica e fabbisogno di energia elettrica:
- Le stazioni di ricarica per veicoli pesanti richiedono molto più spazio rispetto alle stazioni di ricarica per autovetture a causa dei tempi di ricarica più lunghi dei veicoli più grandi. Un tasso di utilizzo elevato e un raggio d’azione più breve aumentano anche il numero di stazioni richieste sulle rotte a lungo raggio.
- La ricarica da megawatt rappresenta una domanda enorme per la rete elettrica. Una ricarica diffusa da megawatt richiederebbe una combinazione di generazione di energia rinnovabile in loco e stoccaggio di energia.
Caso d’uso dell’idrogeno: trasporto a lungo raggio e ritorno alla base
L’uso dell’idrogeno per alimentare i veicoli pesanti (con motori a combustione di idrogeno o con celle a combustibile a idrogeno) risolve molte delle sfide che i BEV devono affrontare nel settore dei trasporti pesanti. In particolare, il tempo di ricarica per i camion a idrogeno pesanti è di 10-15 minuti, paragonabile ai veicoli diesel convenzionali. Allo stesso modo, il carico utile viene influenzato in misura minima, in particolare per i veicoli a lungo raggio e più pesanti.
Sebbene i veicoli a celle a combustibile a idrogeno (HFCEV) utilizzino sia pacchi batterie che sistemi a celle a combustibile a idrogeno, le batterie sono significativamente più piccole dei BEV completi. I camion a idrogeno hanno anche un vantaggio competitivo in termini di autonomia rispetto ai BEV, con i modelli più recenti che raggiungono fino a 800 miglia. Un raggio d’azione più lungo, tempi di rifornimento più brevi e una maggiore capacità di carico migliorano l’economia dei veicoli pesanti a idrogeno, riducendo i tempi di recupero dell’investimento e aumentando la produttività per gli operatori delle flotte.
Sfide e innovazione
- I camion a idrogeno costano attualmente da 2 a 4 volte il prezzo dei camion diesel, il che è proibitivo per la maggior parte delle flotte.
- Con lo stoccaggio dell’idrogeno, il gas ad alto volume e a bassa massa deve essere immagazzinato ad alta pressione o a temperature criogeniche:
- Il peso e le dimensioni del serbatoio di stoccaggio influiscono sul carico utile e sull’autonomia: la pressurizzazione e le temperature criogeniche sollevano problemi di sicurezza.
- La mancanza di infrastrutture di rifornimento consolidate e la disponibilità limitata di veicoli bloccano l’adesione dei clienti – galline o uova – non ci sono abbastanza veicoli per giustificare lo sviluppo delle infrastrutture, la mancanza di infrastrutture blocca l’adozione dei veicoli.
Gli innovatori stanno affrontando queste sfide, impegnandosi lungo tutta la catena del valore per fornire soluzioni di rifornimento di idrogeno, stoccaggio e ottimizzazione dei sistemi di celle a combustibile, nonché per accelerare la disponibilità e la produzione dei veicoli.
- Il retrofit dei camion diesel per la compatibilità con il carburante ibrido o con il propulsore a celle a combustibile a idrogeno elimina i costi iniziali per l’acquisto di nuovi veicoli della flotta. Il processo di produzione più breve consente ai veicoli di circolare su strada molto più velocemente rispetto alla produzione di veicoli su misura (ad esempio, Motori Hyzon).
- Le soluzioni software ottimizzano la cilindrata del diesel e l’uso del carburante idrogeno (ad es. Energia dell’Idra).
- Stoccaggio dell’idrogeno: l’idrogeno criocompresso e sottoraffreddato aumenta la densità energetica e consente una maggiore autonomia e carico utile, evita gli alti costi della liquefazione e riduce le perdite di carburante (ad es. Verne).
- Rifornimento: l’innovazione è evidente nei servizi di rifornimento modulari, nell’idrogeno come servizio e nei produttori di idrogeno integrati verticalmente (ad esempio, Idrogeno puro).
- I produttori di idrogeno verde si stanno impegnando nella costruzione di ecosistemi, infrastrutture su misura, approvvigionamento di veicoli e soluzioni di rifornimento (ad esempio, Phynix).
In attesa
La disponibilità e i costi dell’idrogeno sono fattori chiave di incertezza per gli operatori di flotte che desiderano acquisire veicoli pesanti a zero emissioni. La produzione di idrogeno verde e i mandati di carburante, i sussidi e gli incentivi per i veicoli a zero emissioni e i finanziamenti federali per le infrastrutture di rifornimento renderanno i veicoli pesanti a idrogeno un’opzione più attraente.
Nel frattempo, l’adeguamento degli HDV diesel esistenti all’idrogeno sarà fondamentale per mettere su strada gli HDV a idrogeno, eseguire progetti pilota su larga scala e giustificare lo spiegamento di infrastrutture diffuse per il rifornimento di idrogeno. Tieni d’occhio l’attività dei principali operatori storici del settore automobilistico. Negli ultimi anni tutti i maggiori produttori di camion hanno annunciato la produzione o lanciato progetti pilota di veicoli pesanti a idrogeno. Aspettatevi che i veicoli degli OEM arrivino sulle strade negli ultimi anni del 2020.