Ogni volta che carichi benzina nella tua auto, stai esaurendo leggermente la fornitura mondiale di combustibili fossili . Questi combustibili, che includono il petrolio e carbone , sono i resti condensati di organismi viventi di epoca preistorica. La fornitura di questi combustibili è limitata e alla fine si esaurirà. Peggio ancora, gran parte di questa fornitura di petrolio è controllata da poche nazioni benedette dall'abbondanza di petrolio e queste nazioni possono dettare sia la fornitura di petrolio che il suo prezzo. Inoltre, la dipendenza dai combustibili fossili da parte di una nazione come gli Stati Uniti complica ulteriormente questioni già complesse di relazioni estere e sicurezza nazionale. I combustibili fossili soddisfano gran parte del fabbisogno energetico mondiale da diversi secoli, ma esiste un limite per quanto tempo possono continuare a farlo in futuro.
L'universo in cui viviamo è composto per circa il 75% da idrogeno, anche se c'è sorprendentemente poco idrogeno puro qui sulla superficie della Terra. L'idrogeno generalmente esiste come H2 molecole, in cui due atomi di idrogeno sono legati insieme. Perché H2 le molecole sono così leggere che l'idrogeno gassoso non contenuto può facilmente fluttuare nella parte superiore dell'atmosfera terrestre e può effettivamente fuggire nello spazio. La maggior parte dell'idrogeno a livello del suolo è legato in forma molecolare con altri elementi -- nell'acqua, per esempio, dove l'idrogeno è combinato con l'ossigeno per formare H2 O molecole.
Esistono diversi metodi che possono essere utilizzati per produrre idrogeno puro da molecole contenenti idrogeno. L'idrogeno può essere estratto dal gas naturale (di gran lunga il metodo più comune), può essere rimosso dall'acqua mediante elettrolisi o può essere prodotto biologicamente da alghe o da determinati tipi di batteri. Alcuni dei metodi più promettenti per la produzione di idrogeno sono ancora oggetto di ricerca, mentre altri, come l'estrazione dal gas naturale, sono di uso comune.
Nel 1970 il chimico John Bockris coniò il termine economia dell'idrogeno per fare riferimento a un futuro in cui tutti i veicoli utilizzeranno l'idrogeno come combustibile. Un passo importante in questa direzione è stato lo sviluppo di un dispositivo chiamato cella a combustibile , che genera elettricità utilizzando l'idrogeno. Le principali case automobilistiche hanno già prodotto concept car alimentate da celle a combustibile, la Volkswagen Tiguan HyMotion e il SUV Chevrolet Equinox Fuel Cell sono due esempi e almeno un modello di produzione di celle a combustibile a idrogeno è già disponibile in California, la Honda FCX Clarity.
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Uno dei vantaggi più importanti di un'economia dell'idrogeno è che le celle a combustibile non sono inquinanti. Non vengono prodotte emissioni di carbonio quando l'elettricità viene generata in una cella a combustibile. Una cella a combustibile a idrogeno produce due sottoprodotti:calore e acqua. Se ogni veicolo sulla strada fosse alimentato da una cella a combustibile a idrogeno, le familiari nuvole di smog che incombono su molte città degli Stati Uniti, la maggior parte delle quali proviene dai gas di scarico dei veicoli, scomparirebbero in gran parte. Secondo l'Environmental Protection Agency, metà degli americani vive in aree dove c'è abbastanza inquinamento da produrre un effetto negativo sulla salute umana, quindi ridurre lo smog sarebbe un vantaggio significativo.
Motori a combustione interna, che bruciano combustibili derivati dall'elemento carbonio , producono diversi sottoprodotti, principalmente anidride carbonica , acqua e le minuscole particelle di materia che chiamiamo fuliggine . La fuliggine, quando viene espulsa nell'aria respirata dall'uomo, può causare asma, cancro ai polmoni e altre malattie. Inoltre, la maggior parte degli scienziati ritiene che l'aumento della quantità di anidride carbonica nell'atmosfera contribuisca al riscaldamento globale, che alla fine potrebbe causare cambiamenti climatici dannosi in gran parte del nostro pianeta.
La conversione da motori a combustione interna a combustibili non inquinanti come l'idrogeno sarà importante per ridurre questi problemi nel 21 st secolo. Ma con oltre 130 milioni di veicoli a benzina in circolazione oggi, è improbabile che le auto a celle a combustibile facciano abbastanza la differenza nel prossimo futuro da produrre significativi miglioramenti ambientali. Si stima che le prime auto a celle a combustibile costeranno almeno $ 100.000, il che le metterà fuori dalla portata del conducente ordinario. Un altro punto da sottolineare è che le infrastrutture necessarie per rendere pratiche queste auto, compresi gli impianti di produzione di idrogeno e le stazioni di rifornimento, non sono ancora disponibili. Alcuni osservatori ritengono che, a breve termine, i cambiamenti ambientali arriveranno attraverso l'uso combinato di auto a idrogeno e altri tipi di veicoli, comprese le auto elettriche alimentate a batteria e le auto che utilizzano altre forme alternative di carburante.
L'inquinamento atmosferico esistente non scomparirà presto. La fuliggine si deposita dall'atmosfera nel giro di settimane o mesi, ma l'anidride carbonica rimane per un tempo considerevolmente più lungo. Anche se tutte le fonti di emissioni di carbonio venissero eliminate oggi, potrebbero volerci ancora decenni prima che i livelli di carbonio nell'atmosfera tornino alla normalità. Inoltre, le automobili sono solo una delle fonti di emissioni di carbonio. Anche altri, come le centrali elettriche a carbone, dovrebbero essere notevolmente ridotti per prevenire il riscaldamento globale.
Efficienza dell'idrogenoUn altro grande vantaggio di una cella a combustibile a idrogeno è la sua efficienza. Un motore a combustione interna utilizza meno del 20 percento dell'energia chimica della benzina, il che lo rende un processo relativamente inefficiente. Una cella a combustibile, al contrario, è notevolmente più efficiente, poiché utilizza circa il 60 percento dell'energia disponibile in idrogeno.
Più della metà del petrolio utilizzato negli Stati Uniti viene importato da altri paesi. Ciò ha un impatto significativo sull'economia degli Stati Uniti. Due terzi di questo petrolio importato viene utilizzato per il trasporto. Poiché così tanto petrolio proviene dall'esterno degli Stati Uniti, le variazioni dei prezzi e dell'offerta sono in gran parte fuori dal nostro controllo. Gran parte del petrolio proviene da regioni politicamente instabili del Medio Oriente. I tentativi di liberare gli Stati Uniti dalla dipendenza dal petrolio mediorientale risalgono agli anni '70; tuttavia, la quantità di petrolio importata è effettivamente aumentata da allora. Inoltre, la preoccupazione per la dipendenza dal petrolio degli Stati Uniti è cresciuta ancora di più in seguito agli eventi terroristici dell'11 settembre 2001.
Un altro problema con la nostra dipendenza dal petrolio è che l'aumento dei prezzi del petrolio ha un effetto sull'intera economia degli Stati Uniti, aumentando il prezzo di quasi tutti i prodotti che utilizzano petrolio nella sua fabbricazione o che richiedono petrolio per raggiungere il mercato. I prezzi del petrolio sono aumentati notevolmente negli ultimi anni, con il prezzo della benzina e del carburante diesel oscillante tra $ 4 e $ 5 per gallone per tutto il 2008.
L'idrogeno costerà meno della benzina? Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti stima che le celle a combustibile dell'attuale generazione producano elettricità a un prezzo di circa $ 225 per kilowatt. Sfortunatamente, i prezzi dovranno scendere a circa $ 30 per kilowatt prima che l'idrogeno sia competitivo con la benzina come carburante; tuttavia, il Consiglio nazionale delle ricerche prevede che il costo dell'idrogeno stesso, misurato su base miglio, potrebbe presto essere fino al 50 percento inferiore al costo attuale della benzina. Ovviamente, questo vantaggio continuerà ad aumentare costantemente all'aumentare del prezzo del gas. Anche l'efficienza con cui l'idrogeno viene convertito in elettricità gli conferisce un vantaggio sostanziale.
I veicoli a idrogeno possono aiutare a spezzare la nostra dipendenza dal petrolio? I veicoli a idrogeno aiuteranno a ridurre questa dipendenza, ma probabilmente passeranno decenni prima che un numero sufficiente di veicoli a idrogeno venga utilizzato ogni giorno per fare una differenza significativa sulle importazioni di petrolio. A lungo termine, tuttavia, l'impatto delle auto a idrogeno potrebbe essere notevole.
Le auto a idrogeno non sono solo le auto del futuro:diversi veicoli a celle a combustibile (o FCV) sono in circolazione proprio ora:
Se l'economia dell'idrogeno fornirà agli Stati Uniti un futuro libero dall'inquinamento e dalla dipendenza dal petrolio straniero, deve essere sostenibile. Cioè, deve essere in grado di stare al passo con l'aumento della crescita demografica, un maggiore uso di tecnologie affamate di energia, cambiamenti nella politica e cambiamenti nell'atteggiamento delle persone nei confronti dell'ambiente e del benessere delle generazioni future. È stato stimato che il fabbisogno energetico mondiale raddoppierà entro il 2050. È improbabile che la rapida diminuzione delle forniture di combustibili fossili possa tenere il passo con questa domanda, quindi nuove risorse energetiche saranno fondamentali.
Uno dei principali ostacoli a un'economia sostenibile dell'idrogeno è che i metodi attualmente utilizzati per estrarre l'idrogeno da molecole più grandi si basano sull'elettricità e che l'elettricità è generata in gran parte da metodi che creano inquinamento. Se l'estrazione dell'idrogeno viene eseguita utilizzando l'elettricità da una centrale elettrica a carbone, non importa che la cella a combustibile non inquini perché l'inquinamento si è verificato quando l'idrogeno è stato estratto. Se l'idrogeno deve essere una vera fonte di energia non inquinante, l'elettricità utilizzata per estrarre l'idrogeno dovrà essere prodotta con un metodo non inquinante come l'energia solare. Al momento, di solito non è così, quindi un'economia dell'idrogeno veramente sostenibile richiederà sostanziali cambiamenti nella produzione di energia.
Anche lo stoccaggio è un problema. Il combustibile a idrogeno viene immagazzinato in forma liquida compressa e nel tempo una parte di esso fuoriesce per evaporazione. Se un'auto a idrogeno non viene guidata regolarmente, le perdite per evaporazione aumenteranno considerevolmente la spesa complessiva del carburante. E anche la compressione dell'idrogeno liquido a un volume che può essere trasportato in un'auto richiede una grande quantità di energia, che potrebbe essere stata generata utilizzando metodi che causano inquinamento.
Alcuni esperti ritengono che i miglioramenti nella produzione e nello stoccaggio dell'idrogeno porteranno a un'economia sostenibile dell'idrogeno in 15-30 anni. Tuttavia, l'idea di un'economia dell'idrogeno ha i suoi oppositori, molti dei quali credono che tale economia non potrà mai essere sostenibile e che le nostre risorse sarebbero utilizzate meglio esplorando altre forme di generazione di energia. Potrebbero volerci anni prima che diventi chiaro se l'idrogeno è davvero il carburante del futuro.
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