Aggiornamento 06-mag-2021

 

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MOBILITà SOSTENIBILE

GLI IMPEGNI DEL NUOVO PNRR DEL GOVERNO DRAGHI IN MATERIA DI SOSTENIBILITà DEI TRASPORTI

di Anna Donati, Aprile 2021

Nel 2020 durante il lockdown si sono ridotti traffico e inquinamento. Ma da settembre con la ripresa di molte attività e delle scuole, il traffico è tornato a crescere a livelli precovid e con lui l’inquinamento dell’aria.  Questo perché c’è crisi del trasporto collettivo per gli obblighi di distanziamento e la paura del contagio.

I trasporti, con il 26% delle emissioni di gas serra in Italia, il superamento dei limiti per la qualità dell’aria in molte città, servizi e reti per la mobilità a piedi, bicicletta e il trasporto collettivo inadeguati, sono chiamati ad uno sforzo di cambiamento senza precedenti.

Il Presidente del Consiglio Mario Draghi ha presentato in Parlamento il 26 aprile 2021 il nuovo PNRR “Italia Domani”, che prevede investimenti pari a 191,5 Mld€, finanziati attraverso il Dispositivo per la Ripresa e la Resilienza, lo strumento chiave del NGEU. Ha anche annunciato che ulteriori 30,6 Mld€ sono parte di un Fondo complementare, finanziato attraverso lo scostamento pluriennale di bilancio già approvato, coerente con i fondi del PNRR, che avrà le stesse regole attuative. Il totale degli investimenti previsti è pertanto di 222,1 Mld€.

Il Piano si organizza in sei missioni, di cui almeno due hanno un impatto diretto con trasporti, mobilità e infrastrutture per le città ed i territori italiani.

 

La Missione 2 - Rivoluzione verde e transizione ecologica

La Missione 2 stanzia complessivamente 68,6 Mld€, di cui 59,3 dal PNRR e 9,3 dal Fondo complementare. Di questi fondi complessivi, al punto 4 ritroviamo i seguenti investimenti e relativi stanziamenti, per lo sviluppo “del trasporto locale più sostenibile”, pari a 8,58 Mld€.

Al punto 5 della Missione 2 viene indicato 1 Mld€ per Rinnovabili e batterie e 0,30 per la filiera industriale per bus elettrici. Nel Fondo complementare, per le stesse voci, ritroviamo 0,60 Mld€ aggiuntivi per nuovi autobus.

 

La Missione 3 - Infrastrutture per una mobilità sostenibile

La terza missione stanzia complessivamente 31,4 Mld€, di cui 25,1 dal PNRR e 6,3 dal Fondo.

Questa Tabella contiene 24,77 Mld€ dedicati agli investimenti sulla rete ferroviaria.Nel Fondo complementare sono previsti anche: 1,73 Mld€ per il rafforzamento delle linee regionali, 1,6 Mld€ per Strade sicure, Autostrade e Anas, 1,12 Mld€ per Elettrificazione delle banchine e Green Port.

 

Il PNRR del Governo Draghi: deboli investimenti per le città e la mobilità urbana

La nuova versione del PNRR del Governo Draghi, sugli investimenti per la mobilità urbana, per le infrastrutture di trasporto e per la mobilità elettrica, sembra essere in continuità con la proposta del precedente governo Conte.

Peraltro, segnaliamo che, nel Documento PNRR consegnato alle Camere, non viene chiarito rispetto alle diverse voci di spesa, quale sia la quota di risorse nuove e quale sia quella già assegnata in essere. Inoltre, nel Piano mancano le Schede di Progetto, viene solo indicata una sommaria descrizione, che in diversi casi non aiuta a comprendere esattamente che cosa verrà attuato.

Le valutazioni qui presentate avranno pertanto bisogno di approfondimenti e di ulteriori verifiche sulla base degli effettivi progetti che verranno presentati e dettagliati in futuro. Ma in linea di massima osserviamo che:

       la mobilità urbana e le città non sono un obiettivo primario;

       tra gli investimenti ferroviari una quota minima è dedicata al trasporto locale, regionale e metropolitano;

       resta marginale l’obiettivo della elettrificazione dei trasporti.

Secondo le principali associazioni ambientaliste gli investimenti e le misure presenti nel PNRR dall’ex-governo Conte, per il settore trasporti non raggiungevano due obiettivi fondamentali del Green Deal:

1.      non traguardavano gli obiettivi climatici e ambientali 2030 e 2050;

2.      non innescavano l’avvio della trasformazione e dell’innovazione per la decarbonizzazione dei trasporti.

È utile ricordare che il trasporto su strada è responsabile per l’80% delle emissioni di CO2 da trasporti, di cui circa il 70% viene prodotto per spostamenti inferiori ai 50 km, ed è quindi in tale ambito che bisogna agire in maniera decisa tramite l’accelerazione dell’elettrificazione; l’attuazione dei Piani Urbani per la Mobilità Sostenibile; il potenziamento del TPL;  delle infrastrutture per la mobilità attiva (ciclabile e pedonale), per l’intermodalità, il trasporto ferroviario locale, metropolitano e regionale.

Anche sul fronte delle riforme previste dal PNRR, l’unica che viene sottolineata più volte è quella della semplificazione delle procedure in materia di autorizzazione delle infrastrutture e del codice appalti, che ci auguriamo non diventi un indebolimento della VIA, valutazione di impatto ambientale, e della VAS, valutazione strategica di sostenibilità, nonché della riduzione della concorrenza in materia di appalti e concessioni pubbliche.

Non sono previste altre riforme necessarie, come il superamento dei SAD, Sussidi Ambientalmente Dannosi; la definizione della fine della commercializzazione delle auto endotermiche e la redazione del Piano generale dei Trasporti e della Logistica, fermo al 2001.

Considerazioni e valutazioni critiche si confermano anche per il PNRR del Governo Draghi, per le seguenti motivazioni:

·   Per “Sviluppare un trasporto locale più sostenibile” nelle città sono dedicate solo 8,58 Mld€, di cui 3,6 per le reti del trasporto rapido di massa, 3,6 per il rinnovo flotta bus e treni e 0,6 per il rafforzamento della mobilità ciclistica. Ma il deficit è molto più grave: abbiamo stimato che per dare una reale svolta nelle città nei prossimi cinque anni, servono 8,5 Mld€ per le reti del trasporto di massa, 2 Mld€ per la mobilità ciclabile e 5 Mld€ per il rinnovo della flotta con autobus elettrici.

·   Per la “Mobilita ciclistica” vengono destinati 0,6 Mld€, come nel PNRR Conte, ma vengono ridimensionati i chilometri da realizzare: 570 km di piste ciclabili urbane mentre erano 1000 km e 1250 km di piste ciclabili turistiche laddove erano 1626. Sulla base dei PUMS approvati, del Piano Nazionale Ciclovie Turistiche e della facile cantierabilità di infrastrutture leggere disseminate nelle città e nei territori, è possibile realizzare entro il 2026, ben 5000 km di ciclovie urbane e 10.000 km di ciclovie turistiche e di collegamento extraurbano.

·   Per lo “Sviluppo del trasporto rapido di massa” vengono destinati 3,6 Mld€ per realizzare 240 km di reti: 11 km di metropolitane, 85 di reti tramviarie, 120 km di filovie e 15 km di funivie. Anche in questo caso si investe poco sui servizi per gli spostamenti urbani sostenibili di cui siamo largamente deficitari nelle nostre città. Stimiamo che servirebbero 8,5 MLD in cinque anni. Si tenga conto che con il recente bando emesso dal MIMS per le città, scaduto a gennaio 2021, sono arrivate candidature per progetti di reti per il trasporto rapido di massa pari ad 11 Mld€, di cui solo 1 Mld€ già disponibile, a cui possiamo aggiungere (per semplificare) i 3,6 Mld€ Mld€ previsti dal PNRR. Ne restano sempre 6,4 Mld da reperire.

·   Per il “Rinnovo della flotta autobus” le tabelle del PNRR prevedono 2,42 Mld€, che secondo la descrizione, servono per l’acquisto entro il 2026 di 3.360 autobus a basse emissioni e la realizzazione di infrastrutture di ricarica. In questa descrizione non viene specificata la tipologia di alimentazione e quindi si dovranno attendere le schede di progetto per capire meglio. Inoltre sono previsti nel Fondo complementare 0,6 Mld€ per nuovi autobus, anche qui senza specifiche, e 0,30 Mld€ sono dedicati alla creazione di una filiera elettrica autobus italiana. Ma complessivamente anche questo obiettivo essenziale per le città resta debole, essendo necessari secondo le nostre stime, almeno 15.000 autobus elettrici per un costo stimato di almeno 5 Mld€.              

·   La “Mobilità elettrica dei servizi e dei trasporti” resta debole e simile alla versione precedente del PNRR. C’è un lieve incremento con 0,74 Mld€ per le infrastrutture di ricarica e del Fondo per “Rinnovabili e batterie” che arriva ad 1 Mld€.  Si prevede la realizzazione di 21.255 punti di ricarica elettrica, insufficienti rispetto alle stime della rottamazione di veicoli e motocicli convenzionali e della sostituzione con quelli elettrici. Secondo le nostre stime per queste due voci, sarebbero necessari circa 3 Mld€ di investimenti.

All’idrogeno viene conferito un ruolo immediato, con 0,23 Mld€ di risorse per le stazioni di ricarica e la decarbonizzazione del trasporto su strada. In realtà il trasporto pesante potrà giocare un ruolo nel futuro ma ad oggi i mezzi sono ancora in fase prototipale e bisognerà attendere almeno il 2026 per vederne la messa in produzione di serie in Europa, secondo gli esperti.  Viceversa, quello che sorprende e che risulta negativo nel PNRR, è che nessun investimento venga dedicato ai veicoli commerciali elettrici leggeri per la logistica urbana delle merci, che invece è una tecnologia ormai matura e che ha bisogno di infrastrutture di ricarica e di incentivi per la sostituzione del parco mezzi attuale, vetusto ed inquinante. Di nuovo le città e la mobilità urbana non sono al centro delle politiche di decarbonizzazione.

·   Una quota significativa del PNRR viene dedicata nella Missione 3, Infrastrutture, agli “Investimenti ferroviari”, con 24,77 Mld€. Positivo ovviamente che si investa nella “cura del ferro”, ma la maggior parte di queste risorse viene allocata per l’Alta Velocità Ferroviaria (8,5 Mld€ al Nord e 4,6 al Sud) mentre solo 7,8 Mld€ sono destinati ai nodi metropolitani e alle ferrovie regionali del Paese. Se aggiungiamo gli 1,73 Mld€ previsti dal Fondo complementare per gli investimenti regionali, diventano 9,62 Mld€ complessivi su 26,5 totali di investimenti ferroviari. In pratica quindi solo circa il 30% degli investimenti è dedicato a pendolari e trasporto locale, mentre dovrebbe essere la priorità, a causa della debole offerta attuale.

In conclusione il Piano Draghi fallisce sia nel mettere l’Italia sulla strada giusta per centrare gli obiettivi di riduzione delle emissioni di CO2 del settore, sia nell’avviare la just transition del settore automotive italiano, in crisi già da prima della pandemia soprattutto per mancanza di innovazione. Il Piano manca completamente l’obiettivo di sviluppo della mobilità elettrica, misura cruciale per la decarbonizzazione dei trasporti. In totale controtendenza rispetto ai principali stati membri, vi dedica meno dell’1% del fondo, contro oltre il 25% circa della Germania ed il 10% della Spagna. Solo 0,74 Mld€ vengono destinati al dispiegamento di 21.355 punti di ricarica, sui 3,4 milioni di infrastrutture (tra pubbliche e private) necessarie per rispettare l’obiettivo previsto dal Piano Nazionale Integrato Energia e Clima di 6 milioni di auto elettriche al 2030. Obiettivo, peraltro, che sarà difficile centrare vista l’assenza nel Piano di altre misure abilitanti.

Per lo sviluppo della catena di valore della mobilità elettrica viene stanziato solo mezzo miliardo di euro alle batterie, insufficiente per assicurare un ruolo al nostro paese nella rivoluzione elettrica del trasporto su strada. Parte della strategia italiana per la mobilità, al contrario, contempla la garanzia di SACE-CDP a FCA per 6,3 Mld€ di prestito senza alcuna condizionalità rispetto alla transizione elettrica per effetto del decreto liquidità del 2020. Unica risorsa per lo sviluppo della mobilità elettrica nel PNRR deriverebbe dalla Smart grid (3,6 Mld€), che prevedono il rafforzamento della rete elettrica urbana.

Il PNRR non ha una visione per le città, responsabili della maggior parte delle emissioni di CO2 e degli inquinanti locali. L’investimento è insufficiente per colmare il deficit italiano di investimenti nel trasporto rapido di massa, nel rinnovo della flotta bus e treni e nello sviluppo della ciclabilità.  Si punta alla realizzazione di soli 85 km di reti tramviarie, 120 km di filovie, 11 km di metro, 1820 km di ciclabili (di cui soli 560 km a livello urbano) e 3360 nuovi bus, dove peraltro la vaga descrizione di bus a basse emissioni non dà alcuna garanzia. Per attuare i PUMS, i Piani Urbani della Mobilità Sostenibile, già approvati e in attesa di fondi per essere realizzati, e dare una svolta alla mobilità sostenibile italiana servirebbero invece almeno 150 km di reti tramviarie, 5.000 km di ciclabili urbane e 10.000 km di ciclabili extra-urbane, almeno 15.000 nuovi autobus elettrici.

Gli investimenti si concentrano sulle grandi opere con circa 13 Mld€ destinati all’Alta velocità Ferroviaria di 24,77 dedicati a nuove ferrovie, in aggiunta ai quali sono stati annunciati ulteriori denari per l’alta velocità Salerno – Reggio Calabria. Solo 9,53 Mld€ (7,8 dal PNRR e 1,73 dal Fondo complementare) sono destinati ai nodi metropolitani e alle ferrovie regionali del Paese dove gravitano milioni di cittadini ogni giorno.  

In conclusione, Il PNRR del Governo Draghi non costituisce una strategia efficace per la svolta verso la mobilità urbana e la decarbonizzazione dei trasporti. C’è da augurarsi che dal confronto in corso, dai progetti che effettivamente saranno presentati, dalla opportunità determinata dal Fondo complementare, dall’ulteriore fondo per investimenti di 26 Mld€ annunciato dal Presidente Draghi, sia possibile riequilibrare la spesa verso la mobilità sostenibile delle nostre città.

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Pubblicato il Rapporto delL'ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT

Comparing value chain GHG emissions in the power and transport sectors for selected technologies

Maggio 2019

La Commissione europea ha recentemente pubblicato la visione a lungo termine dell'UE per un'economia climatica neutrale in cui l'Unione europea  mira a raggiungere emissioni di gas serra nette zero (GHG) entro il 2050 in linea con i requisiti dell'accordo di Parigi, la necessità di ridurre significativamente le emissioni globali e, più in generale, di decarbonizzare sostanzialmente le nostre economie. Lo studio commissionato all'ERM si concentra sul contributo e sul potenziale di riduzione dei settori della produzione di energia e dei trasporti. Ha lo scopo di fornire una valutazione indipendente e trasparente delle emissioni di gas a effetto serra nell'UE e in 5 paesi (Italia, Germania, Francia, Spagna e Romania), nella situazione attuale e come previsto per il 2030 e il 2050. Lo studio è stato sviluppato mediante analisi del ciclo di vita associate ad analisi degli scenari di transizione energetica. Copre l'intera catena del valore dell'elettricità e del gas, evidenziando al contempo il contributo di ciascuna fase dall'esplorazione e produzione, al consumo finale, utilizzando fonti affidabili a livello internazionale e accessibili al pubblico.

L'analisi del trasporto mostra che, sia in condizioni di prova dei veicoli armonizzate a livello mondiale, sia in condizioni di guida reali, i veicoli elettrici hanno già superato in prestazioni  i veicoli a combustione interna in tutte le aree geografiche considerate. L'analisi sottolinea inoltre che il vantaggio di un'auto elettrica aumenta nel tempo: un'auto elettrica oggi in Europa emetterà sempre meno GHG da allora in poi, a causa della crescente quota di energie rinnovabili nel mix di generazione di elettricità. Ad oggi (2019), un'auto elettrica genera emissioni di gas serra in tutto il ciclo di vita di circa il 30-40% in meno rispetto ai veicoli a combustione interna. Nel 2050 il beneficio andrà dal 60% al 70%. Pertanto, la mobilità elettrica dovrà svolgere un ruolo chiave nel settore dei trasporti per raggiungere gli obiettivi stabiliti nell'accordo di Parigi.

Fattori di emissione GHG dei veicoli elettrici  rispetto ai veicoli a combustione interna(g CO2eq/km) per tecnologia del veicolo e fase del ciclo di vita, a livello dell'UE, in condizioni di guida reale

L'analisi del trasporto per i veicoli del segmento C (auto private) del segmento 2 mostra che, sia in condizioni di procedura di prova del veicolo armonizzate a livello mondiale (WLTP), sia in condizioni di guida reali, i veicoli elettrici già superano i veicoli a combustione interna in tutte le aree geografiche considerate. L'elettricità ha emissioni finali inferiori di gas a effetto serra rispetto ai combustibili fossili. I veicoli elettrici beneficiano anche di una maggiore efficienza da serbatoio a ruota in sistemi elettrici bilanciati rispetto ai veicoli a combustione interna. Ad oggi, si parla del 30-40% in meno rispetto ai veicoli a combustione interna nella LCA. Risultati analoghi si trovano confrontando anche i segmenti A e B dei veicoli. Per il settore dei trasporti, l'evoluzione prevista fino al 2050 mostra che le emissioni complessive per chilometro dei veicoli elettrici dovrebbero diminuire in modo significativo in tutti gli scenari considerati, principalmente a causa di una fornitura di energia elettrica a minore intensità di carbonio. In particolare, a livello dell'UE-28, le emissioni previste nel 2050 dai veicoli elettrici dovrebbero essere inferiori alla metà di quelle calcolate nel 2015. Nel 2030 i veicoli elettrici superano i veicoli a combustione del 40-50%, nel 2050 di 60-70%. Il vantaggio di un veicolo elettrico è maggiore se si considerano le condizioni di guida reali. Se si considerano solo le emissioni legate all'energia, il divario tra veicoli elettrici e veicoli a combustione interna viene ulteriormente ampliato.

Per quanto riguarda le altre conclusioni risultanti dall'analisi dei trasporti, lo studio mostra che se si considera una durata di 8 o 15 anni dei veicoli elettrici, le emissioni di CO2 legate all'energia (WTW) diminuiscono ulteriormente rispettivamente del 9% e del 18%, grazie a una sempre crescente penetrazione di fonti di energia rinnovabili in Europa. Se invece si considera un EV europeo 2030, le sue emissioni diminuiranno in media dell'11% (in una durata di 8 anni) e del 22% (in una durata di 15 anni). In pratica, ciò indica che l'attuale decarbonizzazione del sistema elettrico fornisce una maggiore riduzione delle emissioni di gas a effetto serra delle auto elettriche. Le emissioni dei veicoli elettrici alimentati con elettricità fornita da un impianto CCGT (Ciclo combinato) alimentato a biogas sono state calcolate utilizzando i fattori di emissione a livello di impianto dell'IEA. Queste emissioni comprendono le emissioni a monte del biogas ma escludono la trasmissione e la distribuzione. Le emissioni calcolate spiegano le emissioni di CH4 e N2O, mentre la rimozione del carbonio biogenico è comunque esclusa (non sono considerate nemmeno le emissioni biogeniche a valle). Le emissioni legate all'impatto della produzione di combustibile / energia differiscono leggermente tra le aree geografiche considerate nell'ambito di questa analisi: la Romania ha il maggiore impatto dalla produzione di elettricità da biogas mentre l'Italia ha il minor impatto. Quando si confrontano le emissioni di un veicolo elettrico alimentato dall'elettricità prodotta con biometano in un CCGT rispetto all'uso diretto del biometano in un veicolo con motore a combustione interna, i risultati modellati mostrano che i veicoli elettrici ottimizzano l'uso del biometano nel settore dei trasporti.

Le emissioni dallo smontaggio dei veicoli per le diverse tecnologie dei veicoli sono state calcolate utilizzando i fattori di emissione 2015 del database GREET, per una durata di 160.000 km. I fattori di credito per il riciclaggio dei veicoli e le emissioni di smaltimento dei veicoli sono calcolati utilizzando i dati di input provenienti da GREET (materiali per automobili), Eurostat (per il percorso di smaltimento) e Zero Waste Scotland. I vantaggi del riciclaggio evidenziano l'impatto positivo associato al riciclaggio dei veicoli, nonostante si tratti di un processo ad alta intensità energetica. Il fattore di emissione complessivo per lo smontaggio del veicolo è il più basso rispetto ad altre fasi del ciclo di vita di tutte le tecnologie del veicolo. Tra le tecnologie dei veicoli, i veicoli elettrici hanno il più alto fattore di emissione dallo smontaggio del veicolo, ma è relativamente basso rispetto alle emissioni prodotte.

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1. ANALISI DEL CICLO DI VITA DELLE AUTO ELETTRICHE: POSSONO sostenere la decarbonizzazione?

Toni Federico, 21 Maggio 2019

Presentazione. Il ruolo dell'auto elettrica nel panorama degli strumenti di mitigazione dei cambiamenti climatici è stato oggetto di studi di tipo metodologico come Assessment Methods o IAM use for climate change. Di seguito pubblichiamo integralmente in italiano il testo di un lavoro di sintesi di origine inglese. è importante arrivare a conclusioni certe sul ruolo dei veicoli elettrici nella transizione economico-sociale che mira a realizzare gli accordi di Parigi. Emerge nella letteratura mondiale la conferma del vantaggio dei veicoli elettrici nella mitigazione delle emissioni, calcolata e ricalcolata con le più rigorose tecniche LCA ma, appare evidente che, se gli studi LCA sono condotti solo sulle emissioni di CO2, non vengono valorizzati gli enormi vantaggi dei veicoli elettrici in fatto di emissioni di inquinanti atmosferici e marini convenzionali, di annullamento della rumorosità, della maggior semplicità degli assemblaggi meccanici, dei vantaggi prestazionali del motore elettrico, della semplicità di guida (niente cambio e frizione), delle straordinarie opportunità di automazione, informatizzazione, guida autonoma etc. dei veicoli elettrici. E che dire del deposito di energia stoccato nelle batterie delle auto ferme in ricarica che una smart grid eletrtrica potrebbe gestire cion grande profittabilità come riserva di rete? Il dibattito elettrico si - elettrico no, documentato dagli studi LCA delle sole emissioni di carbonio, ci appare pertanto come uno strumento inadeguato per valutare le potenzialità di questa innovazione.

INTRODUZIONE. Nessuna emissione di gas serra proviene direttamente dai veicoli elettrici,  che però usano elettricità che è, in gran parte, ancora prodotta da combustibili fossili in molte parti del mondo. Occorre energia  per fabbricare il veicolo e, in particolare, la batteria. Ci sono nei media messaggi ingannevoli su questa questione. Cominciamo a fissare i punti certi:

  1. I veicoli elettrici sono responsabili di emissioni notevolmente inferiori nel corso della loro vita rispetto ai veicoli a combustione interna in tutta Europa.

  2. Nei paesi con produzione di elettricità ad alta intensità di carbonio, i vantaggi degli EV sono minori e hanno emissioni LCA simili ai veicoli convenzionali più efficienti, come i modelli ibridi.

  3. Poiché i paesi decarbonizzano la produzione di elettricità per raggiungere i loro obiettivi climatici, le emissioni cadranno per i veicoli elettrici in vita e le emissioni di produzione cadranno per nuovi veicoli elettrici.

  4. I confronti tra veicoli elettrici e convenzionali sono complessi. Dipendono dalle dimensioni dei veicoli, dall'accuratezza delle stime del consumo di carburante, da come vengono calcolate le emissioni della generazione elettrica, dai modelli di guida assunti e anche dalle condizioni meteo nelle regioni in cui vengono utilizzati i veicoli. Non c'è nessuna stima che sia applicabile ovunque. Ci sono anche grandi incertezze riguardo alle emissioni associate alla produzione di batterie, con diversi studi che producono numeri molto diversi. Man mano che i prezzi della batteria scendono e i produttori di veicoli iniziano ad includere batterie più grandi con più tempo di guida, le emissioni di produzione della batteria possono avere un grande impatto sui benefici climatici dei veicoli elettrici. Circa la metà delle emissioni prodotte dalla batteria proviene dall'elettricità utilizzata in produzione ed assemblaggio delle batterie. La produzione delle batterie nelle regioni conl'elettricità relativamente a basso tenore di carbonio o nelle fabbriche alimentate da energia rinnovabile, come sarà il caso per le batterie utilizzate nel modello Tesla Model 3 più venduto (in figura), può ridurre notevolmente l'impatto carbonico delle batterie stesse.

Tanti studi, risultati diversi.  Un documento di lavoro recente  da un gruppo di ricercatori tedeschi dell'autorevole Institute for Economic Research  ha concluso che i veicoli elettrici non aiuteranno a ridurre le emissioni di CO2 in Germania nel prossimo futuro. Suggerisce che, in Germania, le emissioni di CO2 dei veicoli a batteria elettrica sono, nel migliore dei casi, leggermente più alti di quelli di un motore diesel.

Questo studio, e non poteva essere diversamente, è stato sbandierato  sui media internazionali scettici (Financial Times, Agenzie), con il Wall Street Journal che pubblica un editoriale dal titolo "Le auto verdi sporche della Germania”. Ha del pari scatenato le ire dei sostenitori dei veicoli elettrici (1,2) e di singoli ricercatori.

Altri recenti studi sulle auto elettriche in Germania hanno raggiunto la conclusione opposta. L'ancor più autorevole Fraunhofer Institute certifica in uno studio in lingua tedescache le emissioni dei veicoli elettrici sono inferiori del 43% rispetto ai veicoli diesel. Un altro gruppo, Agorà, sempre in lingua tedesca, afferma che "in tutti i casi esaminati, le auto elettriche hanno una LCA inferiore sugli impatti climatici rispetto a quelli con motori a combustione interna".

Poichè su queste cose è poco lecito scherzare queste differenze derivano dalle ipotesi utilizzate dai ricercatori. Il direttore del Dipartimento di elettrificazione dei veicoli presso la Carnegie Mellon University, dichiara che una LCA corretta dipende da molte cose che includono quali veicoli specifici vengono confrontati, quale mix di rete elettrica è assunto,  se vengono utilizzate le emissioni della generazione elettrica marginali o medie, quali sono i modelli di guida presunti, e anche dalle condizioni meteo del veicolo in operazione.

La figura seguente, adattata da un'analisi ICCT  mostra una stima LCA delle emissioni  per una tipica auto  europea a combustione interna, per l'auto ibrida con il miglior risparmio di carburante disponibile, una Toyota Prius Eco 2019, e per un veicolo elettrico Nissan Leaf nei contesti dei vari paesi, così come per una media europea.  Il grafico include le emissioni dallo scarico (grigio), le emissioni dal ciclo del combustibile (arancione) - che include la produzione di petrolio, trasporto, raffinazione e produzione di energia elettrica, le emissioni dalla produzione di componenti non batteria del veicolo (blu scuro) e una stima prudente delle emissioni dalla produzione della batteria (blu chiaro). L'Italia non c'è ma assumiamo in prima approssimazione una LCA leggermente migliore della media europea.

Nella maggior parte dei paesi, la maggior parte delle emissioni nel ciclo di vita di entrambe le auto, elettrica e a combustione interna,  provengono dal funzionamento del veicolo, dal tubo di scappamento e dal ciclo del combustibile, piuttosto che dalla fabbricazione del veicolo. L'eccezione è nei paesi, Norvegia o Francia,  dove quasi tutta l'elettricità è prodotta quasi senza carbonio da fonti, come l'energia idroelettrica o nucleare (cfr. NREL, Life Cycle Assessment Harmonization). Tuttavia, mentre il carbonio emesso dalla combustione di un gallone di benzina o diesel è stechiometrico e non può essere ridotto, lo stesso non vale per la generazione elettrica. Il grafico presentato qui sopra basa le emissioni dei veicoli elettrici sull'attuale mix di rete in ciascuna nazione. Tuttavia, se gli obiettivi climatici fissati nell'accordo di Parigi devono essere soddisfatti, la generazione elettrica diventerà significativamente meno di carboni intensiv, aumentando ulteriormente il vantaggio dei veicoli elettrici rispetto a quelli convenzionali. Ad esempio, nel Regno Unito, le emissioni dalla generazione di elettricità sono diminuite del 38% negli ultimi tre anni e ci si aspetta che cadano di oltre il 70% entro la metà o la fine del 2020, che è ben all'interno della durata di vita  dei veicoli elettrici acquistati oggi.

La stima centrale delle emissioni prodotte dalla batteria nell'analisi ICCT è identica allo studio IFO. La Nissan Leaf qui analizzata ha una energia stoccata di 30 kWh nella batteria, mentre il Tesla Model 3 ha o 50kWh o 75kWh. La figura seguente mostra le emissioni del ciclo di vita stimato di un modello Tesla 3 se la batterie sono stati prodotte in Asia, che ha una grande parte della sua elettricità generata dal carbone,  come nel caso delle batterie Nissan Leaf. Viene utilizzato il modello a l 75kWh, per coerenza con l'approccio nello studio IFO. Le emissioni di produzione del modello di batteria di fascia media di 50kWh sarebbero di circa un terzo inferiori.

In base a questi presupposti, il modello 3 di Tesla avrebbe una impronta serra peggiore nel ciclo di vita  rispetto alla migliore auto a combustione, ma resterebbe migliore rispetto al veicolo medio. Tuttavia, il fatto che le batterie Tesla sono fabbricate in Nevada fa una grande differenza per questo calcolo. Le stime delle emissioni del ciclo di vita delle batterie prodotte negli Stati Uniti tendono ad essere notevolmente inferiori di quelle prodotte in Asia. Circa il 50% delle emissioni del ciclo di vita della batteria provengono dall'elettricità utilizzata nella produzione di batterie e nell'assemblaggio, quindi produrre batterie in un impianto alimentato da energia rinnovabile, come sarà il caso dela fabbrica di Tesla, riduce sostanzialmente le emissioni in LCA. La figura di seguito riporta una stima prudente dell'autore delle emissioni del ciclo di vita di una Tesla Modello 3 con batterie prodotte nella Gigafactory di Tesla.

Considerando le condizioni di produzione, un modello 3 con una batteria da 75 kWh della Gigafactory del Nevada si traduce in emissioni notevolmente inferiori e ha un LCA climatico simile alla stima per la Nissan Leaf. Ha emissioni per tutta la vita simili alle auto convenzionali più efficienti in Germania e negli Stati Uniti, ma è, in tutti i casi, un sostanziale miglioramento rispetto alla media dei veicoli a combustione. Anche le emissioni della generazione di elettricità variano tra paesi, con alcune regioni che hanno mix di generazione molto più puliti, e vantaggi climatici di conseguenza più grandi per gli EV, rispetto ad altri. Le cifre sopra riportate quantificano le emissioni sia per i veicoli convenzionali che per quelli elettrici tenendo conto degli stili di guida del mondo reale piuttosto che del ciclo di prova (GFEI). Questo è importante, poiché le stime ufficiali di risparmio di carburante possono differire ampiamente (ICCT) dalle prestazioni del mondo reale, con grandi impatti a sorpresa per il confronto tra veicoli convenzionali ed elettrici. Le stime di consumo di carburante sono problematiche Lo studio IFO, che abbiamo citato in apertura, fornisce un esempio delle potenziali insidie ​​nell'usare valori di risparmio di carburante del ciclo di prova invece che nel mondo reale. Lo studio ha confrontato le emissioni LCA di una Mercedes C 220 col nuovo Tesla Modello 3, tenendo conto delle emissioni associate alla produzione di veicoli. Ha trovato che il Tesla ha emissioni tra il 90% e il 125% della Mercedes per tutta la durata della vita del veicolo. Lo studio ha assunto una prestazione di 52 miglia per gallone (mpg) per la Mercedes, che è significativamente più alta rispetto all'auto media negli Stati Uniti, che l'EPA valuta in 25 mpg per veicoli a benzina, ma simile alla prestazione media nel Regno Unito, valutata 52 mpg per veicoli a benzina e 61 mpg per veicoli diesel.

Tuttavia, procedure diverse per il test di risparmio di carburante producono risultati abbastanza diversi. Mentre i consumi di carburante valutati da US EPA  tendono a riflettere le condizioni di guida effettive, la nuova guida europea del ciclo, NEDC, con i valori utilizzati nell'UE, tende ad esagerare il risparmio effettivo di carburante fino al 50% e potenzialmente ancora di più (1, 2) per i veicoli Mercedes. L'uso di energia del Tesla Modello 3 assunto nello studio IFO pari a 241 Wh per miglio, al contrario, è solo l'8% più piccolo delle stime EPA del mondo reale pari a 260 Wh per miglio. Utilizzando stime più realistiche del risparmio di carburante per il veicolo convenzionale avrebbe un grande effetto sui risultati dell'analisi LCA dell'IFO, facendo diventare l'opzione EV preferibile alla combustione interna.

LE EMISSIONI DELLE BATTERIE. Sia il citato studio dell'IFO che l'analisi ICCT pure citata, usano la stessa stima delle emissioni prodotte dalla batteria resa disponibile in  uno studio IVL del 2017 dello Swedish Environmental Research Institute. L'Istituto ha esaminato i propri lavori pubblicati tra 2010 e 2016, e ha concluso che le emissioni di produzione della batteria sono probabilmente tra 150 e 200 kg di CO2 equivalente per kWh di capacità della batteria. La maggior parte degli studi esaminati da IVL ha invece esaminato la produzione di batterie sia in Asia che negli Stati Uniti o in Europa. Lo studio IVL ha anche rilevato che la tecnologia della batteria era in evoluzione rapida e che esiste un grande potenziale di riduzione della produzione di emissioni.

La maggior parte degli studi pubblicati negli ultimi anni mostrano emissioni del ciclo di vita inferiori a quelli nello studio IVL, con una media di circa 100 kg di CO2 per kWh per quelli pubblicati dopo il 2017. Le stime delle emissioni di produzione sono generalmente più alte in Asia che in Europa o negli Stati Uniti, cosa che riflette l'uso diffuso del carbone per la produzione di elettricità nella regione. Studi che hanno confrontato direttamente le batterie prodotte in Asia con quelle digli Stati Uniti o l'Europa hanno rilevato emissioni del ciclo di vita di circa il 20% più basse al di fuori dell'Asia. Un certo numero di studi scompone le emissioni in estrazione, raffinazione e altri processi di produzione dei materiali che avvengono fuori fabbrica, così come il processo di produzione effettivo in cui la batteria è assemblata. Questi tendono a concludere che circa la metà delle emissioni del ciclo di vita sono il risultato di produzione dei materiale fuori sito e metà il risultato dell'elettricità utilizzata nel processo produttivo. Questo è mostrato nella tabella seguente, tratta dal rapporto IVL,che scompone le emissioni del ciclo di vita per componente e fase di produzione.

Lo studio conclude che la manifattura determina gran parte dell'impatto della produzione. Ciò implica che la produzione, la localizzazione e/o il mix elettrico hanno un grande potenziale di impatto sui risultati. Questo è un fattore importante da considerare quando si valutano le emissioni della batteria  Tesla dalla Gigafactory in Nevada, che ha prodotto tutte le batterie attualmente utilizzate nel Modello 3. Il Nevada, dove si trova la Gigafactory di Tesla, ha un mix elettrico in media intorno al 30% in meno di intensità di carbonio rispetto alla media USA. Il Nevada ha gradualmente eliminato quasi tutta la sua produzione di energia a base di carbone negli ultimi due decenni, come mostrato nella figura sotto.

Tesla ha recentemente iniziato la costruzione  del più grande tetto solare del mondo in cima alla sua Gigafactory, che, se accoppiato con un appropriato battery storage, dovrebbe fornire quasi tutta l'energia elettrica utilizzata dalla struttura. L'immagine a lato mostra lo stato attuale dell'impianto solare a partire dal 18 aprile2019, anche se il piano è per coprire quasi l'intero tetto con i pannelli solari a lavoro finito. La Gigafactory è stata costruita  con un focus sull'efficienza energetica, programmando il riutilizzo dei materiali, quando possibile, nella visione dell'economia circolare. Tuttavia, non è chiaro quale sarà l'effettivo consumo di energia e le emissioni associate alla produzione di batterie nel sito, dal momento che  Tesla non ha rilasciato alcuna cifra. Assunte le stime più basse delle emissioni di produzione nel corso del ciclo di vita degli studi negli ultimi anni e la posizione dell'impianto di produzione in uno stato con un carbonio relativamente basso nel mix di generazione di energia elettrica,  l'autore avanza una stima prudente di 88 kg di CO2-equivalente per kWh. Questo è abbastanza simile a una stima recente di 87 kg per kWh per batteria in produzione in Germania nel Centro di ricerca per l'economia energetica FFE. FFE ha scoperto che se le batterie fossero prodotte usando energia rinnovabile, come è l'obiettivo per il Nevada Gigafactory di Tesla, le emissioni scenderebbero a 62 kgCO2 equivalente per kWh.

Come e quando CONTA IL MODO IN CUI è generata l'elettricità . I benefici climatici delle EV dipendono non solo dal paese in cui viene utilizzato un EV, ma anche in quale regione del paese è utilizzata. Negli Stati Uniti, ad esempio, c'è una grande variazione nel modo in cui viene generata l'elettricità, con elettricità molto più pulita in luoghi come la California o New York che nelle parti centrali della nazione. Anche il modo in cui vengono calcolate le emissioni causate dalla generazione di elettricità è importante. Mentre molte analisi fanno uso della media delle emissioni dalla generazione di elettricità,  l'uso di questi valori potrebbe produrre risultati in qualche modo fuorvianti. Sarebbe più accurato utilizzare le emissioni marginali, che riflettono le emissioni delle centrali elettriche accese per soddisfare la nuova domanda di ricarica per gli EV. Alcuni impianti, come il nucleare, l'idroelettrico, il vento e il solare sono generalmente pienamente utilizzate e non  saranno cambiati i loro output di generazione se acquisti un EV. Ciò che cambia, almeno nel breve periodo, è in primo luogo che le centrali a carbone e gas naturale verranno usate per fronteggiare l'aumento della domanda creata questo nuovo carico. Quindi, se la domanda è quali saranno le conseguenze delle emissioni se compro un EV piuttosto che un veicolo a benzina, che è la giusta domanda per gli amministratori politici, la risposta dovrebbe usare il conseguente mix di griglia aumentato piuttosto che il mix medio. Il mix di griglia marginale ha in genere un'intensità di emissioni superiore al medio. Tuttavia, le emissioni marginali sono una sorta di stima a breve termine degli impatti dell'auto elettrica. Poiché la domanda di più veicoli elettrici viene aggiunta alla rete, le risorse di gas e carbone non attualmente utilizzate possono aumentare la loro produzione, ma a lungo termine altre fonti di generazione rinnovabili arriveranno. La Carnegie Mellon ha pubblicato un articolo che tiene conto di tutta una serie di fattori, incluso il mix marginale di griglia, la temperatura ambiente, i modelli di percorrenza del veicolo e le condizioni di guida in città e in autostrada, per rendere il più preciso possibile il confronto tra EV e i veicoli convenzionali simili. La figura seguente mostra i risultati. Nella colonna di sinistra, il veicolo più efficiente a benzina, una Toyota Prius,  è paragonato a un veicolo completamente elettrico,  una Nissan Leaf,  e a due veicoli ibridi elettrici plug-in, una Chevrolet Volt e una plug-in Toyota Prius Ibrido. La colonna di destra mostra la stessa analisi, ma per un tipico veicolo a combustione della stessa dimensione, una Mazda 3. Ogni contea del paese è colorata di rosso se il veicolo a benzina ha emissioni più basse e blu se il veicolo elettrico ha emissioni inferiori.

Questo esercizio è di evidente scarso interesse per paesi come l'Italia dove la rete è fortemente integrata, ma potrebbe essere ripetuto per l'Europa (ndr.).

Nissan Leaf EV è decisamente migliore di un veicolo convenzionale simile al di fuori di parti del Midwest che fanno molto affidamento sul carbone per le emissioni marginali. Tuttavia, rispetto al veicolo convenzionale più efficiente, i benefici climatici dell'EV erano vicini allo zero o negativi in ​​ampie parti degli Stati Uniti. Questo studio esamina l'attuale mix di generazione di elettricità, che probabilmente diventerà meno carbon intensiv durante la vita dei veicoli che operano oggi. Comunque, gli autori avvertono che la relazione tra le riduzioni delle emissioni medie e le riduzioni marginali delle emissioni non sono sempre chiare. Perché arrivano emissioni marginali principalmente da impianti a combustibili fossili, si verificheranno principalmente riduzioni delle emissioni per la ricarica di veicoli elettrici quando il gas sposta il carbone a margine, o quando un'adozione diffusa di EV richiede di portare nuove strutture di generazione di elettricità a basse emissioni di carbonio in rete per soddisfare la domanda. I veicoli elettrici 'non sono una panacea' solo se la decarbonizzazione non avanza.

Le emissioni GHG del ciclo di vita delle auto e dei veicoli elettrici possono essere simili o addirittura maggiori dei più efficienti veicoli a benzina o diesel negli Stati Uniti e in Europa.Poiché il contenuto di carbonio della generazione di elettricità decresce, i veicoli elettrici diventeranno preferibili a tutti i veicoli convenzionali praticamente in tutti i casi. Esistono limiti insuperabili sull'efficienza dei veicoli a benzina e diesel mentre, al contrario, la generazione elettrica e l'aumento dell'efficienza di produzione della batteria può tagliare la maggior parte delle emissioni di produzione e quasi tutte le emissioni di generazione dai veicoli elettrici. La transizione dai veicoli convenzionali a benzina e diesel a veicoli elettrici svolge un ruolo importante nei percorsi di mitigazione che limitano il riscaldamento per realizzare l'Accordo di Parigi a condizione di una rapida decarbonizzazione della produzione di energia elettrica.

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2. Ma l'idrogeno brucia producendo solo acqua pulita!

Toni Federico, 21 maggio 2019

L'IDROGENO. L'uso dell'idrogeno (H2) è un modo per evitare le emissioni associato alla produzione e all'uso di petrolio e gas. L'idrogeno non causa emissioni di CO2 o di inquinanti atmosferici quando vengono utilizzati e quindi può agire come vettore energetico a emissioni zero, essere utilizzato come materia prima per ridurre l'intensità delle emissioni di processi industriali, o essere consumato come combustibili per l'utente finale. Peraltro in natura non disponiamo di idrogeno libero utilizzabile.

Un'opzione per ridurre le emissioni del  gas naturale è mischiare l'idrogeno nelle reti esistenti di gas naturale. La quantità dil'idrogeno che può essere tranquillamente iniettato in questo modo varia da circa il 10% al 20% in volume, a seconda dei dispositivi finali. Tuttavia, molti limiti attuali di miscelazione  sono molto inferiori   Miscele di questo tipo dovrebbero essere possibili senza grandi aggiornamenti infrastrutturali e potrebbero avere un impatto materiale sulle riduzioni delle emissioni di CO2: una miscela del 20% di idrogeno rete di gas naturale europea ridurrebbe, secondo IEA WEO 2018,  le attuali emissioni di CO2 di circa 60 Mt (una riduzione del 7% nelle emissioni di CO2 derivanti dal consumo di gas). In alcuni paesi, la miscelazione dell'idrogeno viene considerata come un passo di transizione verso lo sviluppo di una rete di idrogeno pura. Questo idrogeno potrebbe essere usato per fornire calore o potrebbe essere convertito in elettricità utilizzando una cella a combustibile nelle auto o in casa. Perché l'idrogeno fornisca una reale riduzione delle emissioni globali, deve essere prodotto in modalità a basso o zero carbonio. L'idrogeno può essere prodotto utilizzando un'ampia gamma di processi e un certo numero di materie prime diverse, compresi i combustibili fossili, la biomassa e l'acqua.

Circa il 50% della produzione totale di idrogeno a livello globale è generata dal gas naturale con lo steam methane reforming (SMR) che produce a partire da un atomo di metano e due di acqua con molta energia termica quattro molecole di H2 e una di CO2. Non un processo brillante. Il 30% è prodotto dal cracking di prodotti petroliferi, e il 18% è prodotto utilizzando la gassificazione del carbone (principalmente in Cina). Il resto è prodotto dall'elettrolisi dell'acqua, solitamente come sottoprodotto del produzione del cloro. Esistono diversi processi di elettrolisi, ma tutti usano l'elettricità per separare l'acqua in ossigeno e un flusso puro di idrogeno. SMR e gassificazione del carbone sono metodi ben stabiliti e economicamente competitivi: i costi variano da circa  1-2 US$/kg di H2 a seconda dei costi del gas naturale e del carbone. Tuttavia, entrambi i processi producono grandi quantità di emissioni di CO2: lo SMR produce circa 10 kg di CO2 per kg di H2. Un'altra opzione sarebbe quella di dividere il gas naturale, CH4, in idrogeno e un residuo solido carbonioso chiamato black carbon attraverso un processo di scissione .Il nero di carbonio può essere usato su pneumatici, inchiostro, vernici e materiale elettrico. Tuttavia, questa è una tecnologia nelle prime fasi di sviluppo con molti punti oscuri.

L'elettrolisi non produce emissioni dirette di CO2, ma i costi di produzione oggi sono molto più alti a 4-6 US$/kg H2, a causa del costo elevato degli elettrolizzatori e del costo dell'elettricità. Un'opzione vantaggiosa sarebbe quella di far funzionare gli elettrolizzatori solo quando i prezzi dell'elettricità sono molto bassi, ad esempio se vi è un eccesso di elettricità a basso costo da fonti rinnovabili. Ma se le strutture di elettrolisi possono solo operare a intermittenza, sale il costo di capitale degli elettrolizzatori. Un'altra opzione potrebbe essere quella di utilizzare un elettrolizzatore in combinazione con un sistema rinnovabile off-grid  nelle regioni di alta concentrazione di energia solare ed eolica evitando i costi elevati associati alla connessione alla rete. Questa opzione è molto redditizia in aree con alto potenziale di energia solare e fotovoltaica ma con scarsa domanda locale per l'elettricità. I possibili candidati includono aree in Australia, Nord Africa, Cile e Perù meridionale. L'idrogeno offre l'opportunità di convertire l'elettricità in un combustibile immagazzinabile o trasportabile, anche se modi economicamente vantaggiosi di trasporto dell'idrogeno devono ancora essere sviluppati. Esistono varie opzioni (da IEA WEO 2018), come in figura.

La liquefazione dell'idrogeno puro è un processo costoso perché l'idrogeno deve essere raffreddato a -253 °C (il GNL richiede -162 °C). Se l'idrogeno stesso è usato per fornire questa energia, circa il 30% sarebbe consumato nel processo. Un'opzione alternativa potrebbe essere quella di convertire l'idrogeno in un combustibile a base di idrogeno come l'ammoniaca (NH3, una combinazione di idrogeno e azoto). L'ammoniaca è un gas che può essere liquefatto da -33 °C, o a temperatura ambiente se in leggera pressione. A destinazione, l'ammoniaca potrebbe restituire l'idrogeno, ma questo processo di "deidrogenazione" è fermo a una tecnologia relativamente immatura, e richiede energia, il che significa che circa il 25% dell'idrogeno sarebbe perso. Inoltre, l'ammoniaca è una sostanza chimica tossica. Le frazioni di ammoniaca non bruciate possano fuoriuscire e sono un precursore dell'ozono troposferico, un inquinante atmosferico e un potente gas serra.

In figura i risultati di una simulazione IEA nella quale l'idrogeno è prodotto in Australia e trasportato in Giappone alla condizione di dotare lo SMR di CC(U)S. Il costo di capitale dell'elettrolizzatore è di550 US$/kW, il prezzo dell'elettricità dalla rete è assunto a  US$123/MWh, off grid è a US$50/MWh. Il tasso di sconto è all'8%.  MCH = methylcyclohexane per il trasporto.

 

Veicoli alimentati ad idrogeno: alimentazione diretta.  Le differenze tra un motore a combustione interna ad idrogeno e un motore a benzina tradizionale includono valvole temprate e sedi delle valvole trattate, bielle più resistenti, candele con punta non in platino, una bobina di accensione a tensione più elevata, iniettori di carburante progettati per un gas invece di uno smorzatore liquido,  un albero motore più grande, materiale della guarnizione della testa più forte, un collettore di aspirazione modificato per sovralimentatore, un compressore e olio motore ad alta temperatura. Tutte le modifiche ammonterebbero a circa un 1,5 volte il costo attuale di un motore a benzina.

I motori a idrogeno bruciano il carburante allo stesso modo dei motori a benzina. La massima potenza teorica erogata da un motore a idrogeno dipende dal rapporto aria/carburante e dal metodo di iniezione del carburante. Il rapporto aria/carburante stechiometrico per l'idrogeno è 34:1. Con questo rapporto, l'idrogeno occupa il 29% della camera di combustione lasciando solo il 71% per l'aria. Di conseguenza, il contenuto energetico di questa miscela sarà inferiore a quello che sarebbe se il carburante fosse benzina. Ciò limita la massima potenza teorica ottenibile a circa l'85% di quella dei motori a benzina. Per i sistemi di iniezione diretta, che miscelano il combustibile con l'aria dopo che la valvola di aspirazione si è chiusa (e quindi la camera di combustione ha il 100% di aria), la potenza massima del motore può essere superiore di circa il 15% rispetto a quella dei motori a benzina. Tuttavia, ad un rapporto aria/ carburante stechiometrico, la temperatura di combustione è molto alta e di conseguenza si formerà una grande quantità di ossidi di azoto (NOx). Pertanto i motori a idrogeno non sono normalmente progettati per funzionare con un rapporto aria/carburante stechiometrico ma utilizzano circa il doppio dell'aria richiesta in teoria per la combustione completa in modo che la formazione di NOx si riduce quasi allo zero. Questo riduce anche la potenza a circa la metà di quella di un motore a benzina di dimensioni simili. Per compensare la perdita di potenza, i motori a idrogeno sono solitamente più grandi dei motori a benzina e sono dotati di compressori.

La BMW ha prodotto per tempo un modello a combustione interna, il BMW Hydrogen 7 (in figura) che consuma 50 LH2/100 km, in serie limitata a 100 esemplari, che non ha avuto seguito. L'idrogeno è immagazzinato in forma liquida in un serbatoio di 110 litri a parete doppia altamente isolato. I tecnici BMW affermano che lo stoccaggio allo stato liquido offre il 75% di energia per unità di volume in più rispetto a quel che si avrebbe con idrogeno gassoso a 700 bar di pressione. Tra i due gusci del serbatoio vi è un isolamento a vuoto per avere il minimo trasferimento di calore possibile, ed è presumibilmente equivalente ad uno strato di polistirolo di 17 metri. Per rimanere liquido, l'idrogeno deve essere raffreddato e mantenuto a temperature criogeniche inferiori a -253 °C. Quando il liquido non viene utilizzato, il serbatoio dell'auto comincia a riscaldarsi e a far evaporare l'idrogeno. Quando la pressione interna raggiunge un valore prossimo ai 600 kPa, dopo circa 17 ore di inutilizzo, il gas viene automaticamente sfogato. A causa di ciò, dopo 10-12 giorni il serbatoio ha perso l'intero contenuto di carburante.

LE CELLE A COMBUSTIBILE. Una cella a combustibile (in figura una Ballard) è operativamente identica ad una batteria che si alimenta con idrogeno ed ossigeno per produrre elettricità. Una cella a combustibile è costituita da due elettrodi, un elettrodo negativo (o anodo) e un elettrodo positivo (o catodo), che si distribuisce su un elettrolita. Un combustibile, come l'idrogeno, viene alimentato all'anodo e l'aria viene alimentata al catodo. In una cella a combustibile a idrogeno, un catalizzatore sull'anodo separa le molecole di idrogeno in protoni ed elettroni, che hanno percorsi diversi rispetto al catodo. Gli elettroni attraversano un circuito esterno, creando un flusso di elettricità. I protoni migrano attraverso l'elettrolita al catodo, dove si uniscono con l'ossigeno e gli elettroni per produrre acqua e calore.

La cella a combustibile è il cuore del un sistema di alimentazione che genera elettricità sotto forma di corrente continua (DC) dalle reazioni elettrochimiche interne. Una singola cella a combustibile produce meno di 1 V, che è insufficiente per la maggior parte delle applicazioni. Pertanto, le singole celle a combustibile sono tipicamente combinate in serie in una pila di celle a combustibile. Una pila di celle a combustibile tipica può essere costituita da centinaia di celle a combustibile. La quantità di energia prodotta da una cella a combustibile dipende da diversi fattori, come il tipo di cella a combustibile, la dimensione della cella, la temperatura alla quale opera e la pressione dei gas forniti alla cella.

Nell'approccio generale per la produzione di energia il processore del carburante converte il carburante in una forma utilizzabile dalla cella a combustibile. A seconda del combustibile e del tipo di cella a combustibile, il processore del carburante può essere un semplice letto sorbente per rimuovere le impurità o una combinazione di più reattori e sorbenti. Se il sistema è alimentato da un combustibile convenzionale ricco di idrogeno, come metanolo, benzina, diesel o carbone gassificato, un reformer viene tipicamente usato per convertire gli idrocarburi in una miscela di gas composta da idrogeno e carbonio chiamata "reformate". In molti casi, il riformato viene quindi inviato a un gruppo di reattori per convertire il monossido di carbonio in anidride carbonica e rimuovere eventuali tracce di monossido di carbonio rimanenti e un letto assorbente per rimuovere altre impurità, come composti di zolfo, prima di essere inviato al pila di celle a combustibile. Questo processo impedisce alle impurità nel gas di legarsi con i catalizzatori delle celle a combustibile. Questo processo di legame è anche chiamato "avvelenamento" perché riduce l'efficienza e l'aspettativa di vita della pila a combustibile. Alcune celle a combustibile, come il carbonato fuso e le celle a combustibile a ossidi solidi, funzionano a temperature sufficientemente elevate da consentire la riformazione del combustibile nella cella a combustibile stessa. Questo processo è chiamato reforming interno. Le celle a combustibile che utilizzano il reforming interno hanno ancora bisogno di trappole per rimuovere le impurità dal carburante non riformato prima che raggiunga la cella a combustibile. Sia il reforming interno che quello esterno rilasciano anidride carbonica, ma a causa dell'elevata efficienza delle celle a combustibile, viene emessa meno di anidride carbonica rispetto ai motori a combustione interna, come quelli utilizzati nei veicoli a benzina. Per l'autotrazione la cella viene alimentata da idrogeno puro.

Il condizionamento di potenza include corrente di controllo, tensione, frequenza e altre caratteristiche della corrente elettrica per soddisfare le esigenze dell'applicazione. Le celle a combustibile producono elettricità sotto forma di corrente continua. In un circuito DC, gli elettroni fluiscono in un'unica direzione. Se la cella a combustibile viene utilizzata per alimentare apparecchiature che utilizzano CA, la corrente continua dovrà essere convertita in corrente alternata. Sia la corrente alternata che quella CC devono essere condizionate. Gli inverter e i condizionatori di corrente adattano la corrente elettrica dalla cella a combustibile per soddisfare le esigenze elettriche dell'applicazione, che si tratti di un semplice motore elettrico o di una rete elettrica di utilità complessa. La conversione e il condizionamento riducono solo leggermente l'efficienza del sistema, circa il 2 - 6%.

Le prestazioni delle celle a combustibile migliorano all'aumentare della pressione dei gas reagenti; quindi molti sistemi di celle a combustibile includono un compressore d'aria, che solleva la pressione dell'aria in ingresso a 2-4 volte la pressione atmosferica ambiente. Per le applicazioni di trasporto, i compressori d'aria dovrebbero avere un'efficienza di almeno il 75%. In alcuni casi, è incluso anche un expander per recuperare energia dai gas di scarico ad alta pressione. L'efficienza dell'espansore dovrebbe essere almeno dell'80%. La membrana elettrolitica polimerica nel cuore di una cella a combustibile PEM non funziona bene quando è asciutta, quindi molti sistemi di celle a combustibile includono un umidificatore per l'aria di ingresso. Gli umidificatori di solito sono costituiti da una membrana sottile, che può essere realizzata con lo stesso materiale del PEM. Facendo scorrere l'aria di ingresso secca su un lato dell'umidificatore e l'aria di scarico bagnata sull'altro lato, l'acqua prodotta dalla cella a combustibile può essere riciclata per mantenere il PEM ben idratato.

Si continua a lavorare per superare gli ostacoli tecnici critici allo sviluppo delle celle a combustibile. Costo, prestazioni e durata sono ancora sfide chiave nel settore delle celle a combustibile. Il costo del platino indispensabile come catalizzatore rappresenta uno dei componenti di costo maggiori di una cella a combustibile, pertanto gran parte della ricerca e sviluppo si concentra su approcci che aumenteranno l'attività e l'utilizzo di catalizzatori di metalli del platino (PGM) e di lega PGM, nonché catalizzatore non-PGM per applicazioni a lungo termine. Per migliorare le prestazioni delle celle a combustibile, la ricerca e lo sviluppo si concentra sullo sviluppo di elettroliti a membrana a scambio ionico con maggiore efficienza e durata a costi ridotti; miglioramento degli assiemi di elettrodi a membrana (MEA) attraverso l'integrazione di componenti MEA all'avanguardia; sviluppare modelli di trasporto ed esperimenti in-situ ed ex-situ per fornire dati per la convalida del modello; identificare i meccanismi di degrado e sviluppare approcci per mitigarne gli effetti; e mantenere le attività principali su componenti, sottosistemi e sistemi specificamente adattati per applicazioni di alimentazione fisse e portatili. Un fattore di prestazioni chiave è la durata. Gli obiettivi di durabilità DOE per le celle a combustibile fisse e di trasporto sono rispettivamente di 40.000 ore e 5.000 ore in condizioni operative realistiche. Nelle applicazioni più impegnative, le condizioni operative realistiche includono impurità nel carburante e nell'aria, avvio e arresto, congelamento e scongelamento, umidità e cicli di carico che provocano stress sulla stabilità chimica e meccanica dei materiali e dei componenti del sistema di celle a combustibile. La ricerca e lo sviluppo si concentrano sulla comprensione dei meccanismi di degradazione delle celle a combustibile e sullo sviluppo di materiali e strategie che li mitighino.

L'altro aspetto di rilievo per le applicazioni commerciali è quello del costo unitario per kWh. La figura a destra rappresenta la prima parte, fino al 2010, della curva di apprendimento delle celle a combustibile Ballard (fonte: Alliance).

VEICOLI COMMERCIALI A CELLE A COMBUSTIBILE. La mobilità all'idrogeno con le celle a combustibile ha molti aspetti di interesse, non ultimo il fatto che la distribuzione dell'idrogeno non comporta trasformazioni radicali quanto quelle del sistema elettrico che dovrà provvedere alla ricarica dei veicoli a batteria. Da fine 2016 l’idrogeno è entrato a far parte del contesto energetico italiano, secondo la Direttiva Europea 2014/94/UE, detta DAFI. Sono stabiliti i requisiti per la realizzazione di infrastrutture per i combustibili alternativi, inclusi i punti di rifornimento. La produzione e l’accumulo di idrogeno da elettrolisi dell’acqua rappresentano un’opzione per aumentare la flessibilità del sistema energetico, consentendo l'integrazione di elevate quote di fonti rinnovabili non programmabili (es. eolico e fotovoltaico). La mobilità elettrica a idrogeno fuel cell, potrà dare un contributo notevole in termini di riduzione delle emissioni inquinanti, ma per ora di stazioni rifornimento a 700 bar, in Italia, esiste operativa pubblicamente solo Bolzano. Per realizzare una seria distribuzione d’idrogeno ci vuole un milione di euro circa a punto di distribuzione e per l’Italia dice che ne servirebbero 200 e, a quanto prevede Eni stessa, per vari motivi in centro città non potranno esserci stazioni di rifornimento di idrogeno. Alla fine le celle a idrogeno sono una carta da giocare privilegiata per i veicoli pesanti e per il trasporto delle merci.

Venendo all'offerta di veicoli la Toyota ha fatto delle celle a combustibile uno dei suoi programmi di punta, piuttosto che sviluppare i veicoli a batteria puri.

Il prodotto di bandiera è la Mirai (Futuro). Ha un motore da 155 Hp che garantisce una accelerazione da 0 a 100 km/h in 9,6 secondi e una velocità massima di 178 km/h. L'idrogeno è compresso a 700 bar in due serbatoi che ne contengono 5 kg per una percorrenza di 500 km. Nel sistema Toyota a celle a combustibile
il serbatoio viene riempito con idrogeno, con la stessa modalità con cui si acquista benzina o diesel presso una stazione di rifornimento. Il carburante è contenuto in serbatoi ad alta pressione che alimentano le celle a combustibile dove l'idrogeno reagisce con l'ossigeno presente nell'aria generando elettricità.
Come in un ibrido benzina-elettrico, la tensione viene poi incrementata per alimentare il motore elettrico. L’energia in eccesso è, invece, accumulata in una batteria ogni volta che il veicolo frena o rallenta, il che contribuisce a ottenere un risparmio di carburante ancora maggiore. L
'idrogeno è un metodo pulito ed efficiente di produrre energia elettrica. Oltre a ridurre le emissioni di CO2 a zero durante l'uso, ha anche una densità di energia superiore rispetto alle comuni batterie ed è facile da trasportare e immagazzinare. Può essere utilizzato non solo per alimentare i veicoli (auto private, anche autobus, taxi, carrelli elevatori, ecc.), ma anche le abitazioni. Una sola Mirai sarebbe in grado di produrre energia sufficiente ad alimentare un'abitazione media anche fino a una settimana in caso di emergenza.

Le altre auto in produzione commerciale sono la Hyundai NEXO, un SUV, con il quale viene garantita dalla casa coreana una percorrenza di quasi 670 Km ed una potenza complessiva di 163 cavalli. Altra auto a idrogeno presente in commercio è la Honda Clarity Fuel Cell. La berlina giapponese presenta uno stile senza dubbio personale e forse non proprio adatto ai consumatori europei, ma grazie alla tecnologia ad idrogeno promette una percorrenza di 650 Km ed una velocità massima di 165 Km/h grazie ai 177 cavalli dell’innovativo propulsore. Anche la Mercedes ha realizzato un SUV alimentato con questa tipologia di carburante, la GLC F-Cell. La vettura tedesca è mossa da un motore elettrico che ricava energia da una cella a combustibile alimentata dall’idrogeno ospitato in due serbatoi in fibra di carbonio. L’autonomia dichiarata è di 430 km, mentre la potenza è pari a 155 kW. Ad eccezione della Toyota Mirai, che sarà posta ufficialmente in vendita in Italia a metà del 2019, le altre auto a idrogeno indicate sopra non sono disponibili nel nostro Paese a causa della ancora scarsa presenza di stazioni di servizio dedicate a questo tipo di carburante alternativo.

Tra le auto a idrogeno 2019 particolare interesse sta suscitando  l’Audi H Tron. Presentata come concept in occasione del Salone di Detroit del 2016, Il SUV tedesco ha stupito non solo per le linee piacevoli, ma anche per la tecnologia utilizzata. Il design è senza dubbio piacevole ed in linea con le altre vetture tradizionali già presenti nel listino di casa Audi, mentre la cella a combustibile è composta da 330 elementi è in grado di sviluppare 150 CV. Fuel cell ed accumulatore alimentano due motori elettrici, uno sull’asse anteriore e uno sul posteriore, e grazie alla trazione integrale è promessa una accelerazione da 0 a 100 inferiore ai sette secondi ed una velocità massima di 200 km/h. Il progetto Audi H Tron è stato ripreso recentemente dalla casa tedesca non solo a seguito dell’accordo siglato con Hyundai per la produzione di un nuovo prototipo di celle a combustibile, ma anche per sottolineare la volontà della Audi di lanciare 12 modelli alimentati a batterie elettriche entro il 2025.

Secondo automobile.it un veicolo come la Toyota Mirai dovrebbe avere un prezzo di partenza superiore ai 70.000 euro dato che in Germania il costo è di 78.600 euro, mentre 70.000 euro è la cifra richiesta per poter acquistare la Hyundai NEXO. Sulla stessa fascia di prezzo si posiziona poi la Honda Clarity Fuel Cell, mentre la Mercedes GLC F-Cell  sarà proposta con la formula del noleggio agli automobilisti tedeschi e giapponesi con un canone mensile pari a 799 euro. Per quel che riguarda l’argomento consumi dell’auto a idrogeno, si può affermare come queste vetture in media consumino 1 Kg di carburante per percorrere 100 Km. Considerando un prezzo medio dell’idrogeno di 10 euro al Kg, si può ritenere che un pieno possa costare sui 50 euro, mentre la percorrenza media si può paragonare a quella di una vettura benzina.

ANALISI COMPARATIVA LCA TRA I VEICOLI A FUEL CELL E A BENZINA. Una valutazione completa del ciclo di vita dei veicoli a idrogeno e benzina, dalla produzione di carburante al suo utilizzo nelle celle a combustibili e nei motori a combustione interna viene condotta in un recente studio dell'Istituto ISI di Lisbona del 2018,  in base all'utilizzo di energia e alle emissioni di gas serra . I risultati sono forniti per due tecnologie alternative per la produzione di idrogeno, ovvero il reforming del gas naturale e l'elettrolisi (dall'energia eolica e solare). Una significativa riduzione delle emissioni di gas serra è prevista dalla produzione di idrogeno da fonti di energia rinnovabile, in particolare dalla generazione di energia eolica. Tuttavia, la fattibilità economica della produzione rinnovabile di idrogeno dipende strettamente dal rapporto di costo tra idrogeno e gas naturale.

La tabella a destra dà le caratteristiche fisico-chimiche dei combustibili a pressione ambiente e 278 °K. La produzione di inquinanti da parte del gas naturale in combustione è nella tabella a sinistra in peso per grammo.

I risultati finali dell'analisi LCA sono mostrati nella figura finale e si riferiscono alla produzione di 1 MJ di energia a partire dalla benzina e dall'idrogeno, basandosi sul loro LHV, il potere calorifico inferiore. Tanto le emissioni quanto i consumi energetici sono rapportati nella analisi LCA al tempo di vita dei diversi tipi di impianti, che sono tutti dell'ordine dei decenni. Le unità di consumo e di emissione possono a questo punto essere riferite al tempo di vita, lifetime, ed espresse per secondo, s.

La produzione di idrogeno da energie rinnovabili si distingue per l'assenza di uso diretto di combustibili fossili. L'idrogeno generato dall'energia eolica ha il consumo energetico più basso, mentre l'idrogeno prodotto da energia solare ha il consumo maggiore principalmente a causa dell'energia fossile necessaria per i materiali e le attrezzature dell'impianto.

La produzione di idrogeno da steam reforming. NGR, sembra essere meno efficiente della produzione di benzina mediante distillazione del petrolio greggio. L'energia del carburante di benzina e idrogeno sono entrambe convertite in lavoro meccanico con efficienze diverse tra un ICE, un motore a combustione interna, e un PEMFC, un proton exchange membrane fuel cell, rispettivamente  20-30% e 40-60%. Le emissioni  GHG sono anche illustrate nella medesima figura.

Risulta che le emissioni della benzina sono quasi uguali alle emissioni dovute all'idrogeno prodotto tramite steam reforming, ma nel complesso i risultati dimostrano che i veicoli a celle a combustibile a idrogeno possono essere una valida soluzione per ridurre le emissioni  correlate al trasporto. La produzione di idrogeno attraverso le energie rinnovabili riduce drasticamente le emissioni di gas serra. Il principale problema con la produzione rinnovabile di idrogeno rimane la questione economica. Il costo della produzione di idrogeno da gas naturale è il più basso tra tutte le opzioni considerate, ed infatti lo steam reforming del gas naturale è il metodo più comunemente usato per la produzione di idrogeno in tutto il mondo e può soddisfare  grandi volumi di domanda.

 

 

BIBLIOGRAFIA

  1. Ammermann H, Ruf Y, Lange S, Fundulea D, Martin A. (2015), Fuel Cell Electric Buses. Potential for Sustainable Public Transport in Europe. FCH JU

  2. Ammermann H, Ruf Y, Lange S, Fundulea D, Martin A. (2007), Environmental and Sustainable aspects of Hydrogen and Fuel Cell systems, Int J Energy Res

  3. Soresen B. (2004), Total life cycle assessment of PEM fuel cell car, Energy and Environment group, Roskilde University

  4. Dompros A, Koroneos C, Roumbas G, Moussiopoulos N. (2004). Life cycle assessment of hydrogen fuel production processes, Int J Hydrogen Energy

  5. Spath PL, Mann MK, (2001), Life cycle assessment of hydrogen production via natural gas steam reforming, National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy

  6. Spath PL, Mann MK, (2004), Life cycle assessment of renewable hydrogen production via wind/electrolysis, US Department of Energy

  7. Amos WA, (1998), Costs of storing and transporting hydrogen, US Department of Energy

INTERVENTI

Enrico Giovannini, Portavoce dell'Alleanza per lo sviluppo sostenibile. Per un puro caso, intervenendo in data di oggi al Convegno di apertura del Festival 2019, cita lo stesso studio tedesco che la nostra nota sull'auto elettrica cita in apertura. E dice: "Le settimane scorse un gruppo di economisti tedeschi ha pubblicato uno studio che dimostra che, sotto l'ipotesi che il mix energetico per la produzione elettrica non cambi (in senso rinnovabile ndr.) che è più conveniente, come dicono gli economisti, e meno inquinante usare un'auto diesel che un'auto elettrica. Naturalmente c'è quel grande se, che evidentemente è l'ipotesi che mette il coniglio nel cappello per poi tirarlo fuori".

Maurizio Cellura, Professore ordinario a Palermo, Presidente Associazione Rete Italiana LCA. Con riferimento all’introduzione “I veicoli elettrici sono responsabili di emissioni notevolmente inferiori nel corso della loro vita rispetto ai veicoli a combustione interna in tutta Europa”, a mio avviso è difficile generalizzare perché le emissioni dei veicoli elettrici in fase d’uso dipendono dal mix energetico locale, nazionale o europeo. Con riferimento all’introduzione “Circa la metà delle emissioni prodotte dalla batteria proviene dall'elettricità utilizzata in produzione ed assemblaggio delle batterie”, a mio avviso occorre considerare le modalità di utilizzo della batteria, l’efficienza della batteria, il peso della batteria, ecc. Inoltre, i valori sopra indicati possono variare in funzione delle assunzioni dello studio e dei confini del sistema: ad esempio,  se il sistema oggetto di analisi è l’auto elettrica, gli studi di letteratura hanno mostrato che la fase di produzione della batteria causa circa il 20% del  GWP di ciclo di vita, mentre se il sistema oggetto di analisi è la batteria (e quindi la fase d’uso include solo il consumo di elettricità connesso alle perdite per l’inefficienza e per il trasporto della batteria), la fase di produzione della batteria causa circa l’80% del GWP di ciclo di vita.

Con riferimento al paragrafo “Tanti studi, risultati diversi”, in cui si scrive “Tuttavia, se gli obiettivi climatici fissati nell'accordo di Parigi devono essere soddisfatti, la generazione elettrica diventerà significativamente meno di carbon intensiv, aumentando ulteriormente il vantaggio dei veicoli elettrici rispetto a quelli convenzionali”, a mio avviso bisognerebbe anche effettuare delle considerazioni relative alla comparazione tra combustibili tradizionali e biocombustibili. Inoltre, è importante evidenziare il ruolo svolto dal mix di generazione dell’energia elettrica: studi di letteratura che confrontano l’impatto sul GWP delle auto elettriche e delle auto convenzionali hanno dimostrato che le prime hanno un impatto superiore alle seconde se l’elettricità è prodotta da centrali termoelettriche alimentate da carbone e un impatto confrontabile se l’elettricità è prodotta da centrali termoelettriche alimentate a gas naturale.

Con riferimento al paragrafo “Le emissioni delle batterie”, studi di letteratura indicano un range di variazione più ampio delle emissioni di gas a effetto serra per kWh rispetto a quelle riportate. In dettaglio, esse sono comprese tra 38 – 356 kgCO2eq/kWh. Con riferimento al paragrafo “Come e quando conta il modo in cui è generata l’elettricità”, in cui si scrive “Sarebbe più accurato utilizzare le emissioni marginali, che riflettono le emissioni delle centrali elettriche accese per soddisfare la nuova domanda di ricarica per gli EV”, si potrebbe fare riferimento alla metodologia Consequential LCA che è basata proprio sulla stima degli effetti indotti dalla nuova domanda di energia. Inoltre, con riferimento allo stesso paragrafo e in particolare alla frase “Questo esercizio è di evidente scarso interesse per paesi come l'Italia dove la rete è fortemente integrata, ma potrebbe essere ripetuto per l'Europa (ndr.)”, a mio avviso anche in Italia vi sono variazioni di mix energetico significative. Con riferimento alle conclusioni “Esistono limiti insuperabili sull'efficienza dei veicoli a benzina e diesel mentre, al contrario, la generazione elettrica e l'aumento dell'efficienza di produzione della batteria può tagliare la maggior parte delle emissioni di produzione e quasi tutte le emissioni di generazione dai veicoli elettrici”, suggerisco di rivedere la frase poiché a mio avviso è un’affermazione troppo netta.

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COSA SIGNIFICA IL PATTO DI PARIGI SUL CLIMA PER I TRASPORTI?

del World Resources Institute, 17 dicembre 2015

The problem of climate change is severe, and we need a large-scale shift in transport — in large cities, in rural areas, all around the world. Many leaders from local and national governments, NGOs and the private sector joined support of sustainable mobility at COP21 in Paris. In fact, never in the history of UN climate summits has there been such a bright spotlight on transport. This is a great, momentous kick-start to promote widespread adoption of sustainable mobility as a strategy to curb climate change.  Out of the 200 side events at COP21, more than 40 were dedicated to sustainable, low-carbon transport. It was apparent that key stakeholders recognize the potential of sustainable mobility to help limit warming to below 2 °C.

According to UN Secretary General Ban Ki-Moon, sustainable transport is the “common thread” between climate action, sustainable development, and economic and social growth.

 

Taking action now will not only prevent some of the most dangerous impacts of climate change, but a recent study by the New Climate Economy found that significant investment in cities — including in public and low-emissions transport — would bring savings worth $17 trillion.

How the Paris Agreement Will Shift the Transport Sector. Complying with the goals set out in the new Paris Agreement will require a massive political shift toward low-carbon development. Three major takeaways from the Agreement show that much of this action could take place in the transport sector:

q    Transport included in the INDCs: While transport was not explicitly mentioned in the Paris Agreement, more than 61% of countries’ national climate plans, known as Intended Nationally Determined Contributions (INDCs), proposed actions to mitigate emissions from the transport sector. Hopefully more countries will scale up action in the transport sector over time—transport already accounts for 23% of global emissions, and is the fastest-growing sector in the global economy.

q    Continued support from the Lima-Paris Action Agenda (LPAA): The LPAA brings together state and non-state actors to implement climate action. The Paris Agreement indicated that it will continue to build on the LPAA process by explicitly citing support for the initiative in the adopted text. The LPAA brought greater attention to several sectoral topics –including transport – by hosting focused, thematic events at COP21. It is positive news that the LPAA will continue to build on its successes, especially for the transport sector.

q    New transport initiatives launched: The LPAA was key to bringing forth the 15 initiatives presented at the Paris Process on Mobility and Climate (PPMC) platform’s Transport Day. The UIC, the International Union for railways, launched the “Railway Climate Responsibility Pledge” signed by 66 railway companies and promoted the "Train to Paris" initiative.

 

    The International Association of Public Transport (UITP), for example, committed to provide support to “double the market share of public transport by 2025”. COP21 also saw the launch of the MobiliseYourCity initiative, which aims reduce emissions in developing countries through urban mobility planning. These initiatives are just three examples of the 15 new programs that, if implemented at scale, could reduce the carbon footprint of all passenger and freight trips by nearly half by 2025. Now is the time for governments and the private sector to scale up these transport initiatives and collaborative efforts in order to meet the ambitious 1.5 °C target set in the Paris Agreement.

What to Look for in Sustainable Mobility in 2016. These announcements are just the beginning. Other initiatives will build on the progress made at COP21. The three key things to keep on the radar are:

q     Climate Action 2016: UN Secretary-General Ban Ki Moon announced that a broad group of organizations would form partnerships in 2016 to maintain momentum for climate action. A summit for the partners from governments, private sector, academia and civil society will be held on May 5-6, 2016 in Washington, D.C. Transport has been selected as a high-value area for this conference, and will bring more opportunities to convert sustainable mobility ideas into actionable, concrete deliverables.

q     UN Secretary General’s High-Level Advisory Group on Sustainable Transport Report: On December 7, 2015, the UNSG’s High-Level Advisory Group on Sustainable Transport met and emphasized the importance of addressing climate change through sustainable transport solutions. In 2016, the Group plans on launching the “Global Transport Outlook Report,” which will provide analysis and recommendations to support sustainable transport policymaking.

q    UN Habitat’s Habitat III: The UN Conference on Housing and Sustainable Urban Development conference, known as Habitat III, offers a chance to carry the momentum from COP21 forward. At Habitat III, leaders will discuss creating a “new urban agenda.” Look for lasting sustainable transport solutions to be laid out in concrete, ambitious language.

In order to prepare for these milestones, it is important for leaders from national and local governments to join ongoing, collaborative efforts like the Compact of Mayors and the Cities Climate Finance Leadership Alliance, which also provide connections to key stakeholders at NGOs and in the private sector. By forging these partnerships, national governments can receive additional support for planning and implementation of commitments made at COP21.

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GREEN ECONOMY E VEICOLI STRADALI, UNA VIA ITALIANA

della Fondazione per lo Sviluppo sostenibile, Dicembre 2014

 

 La mobilità sostenibile è un cardine strategico per la green economy: oggi i trasporti consumano il 28% dell’energia e sono responsabili di circa un quarto delle emissioni di CO2, soprattutto a causa del traffico su gomma e di circa 1 miliardo di autovetture private che circolano nel mondo, in continua crescita. Questa situazione insostenibile spinge a puntare, con forza e rapidità, verso innovazioni e nuove soluzioni. Come la nostra Fondazione ha recentemente documentato, più del 70% degli impatti negativi - ambientali e sociali - dei trasporti è prodotto da spostamenti brevi, urbani e periurbani. E’ soprattutto su questo campo, quindi, che bisogna vincere la battaglia della mobilità sostenibile.

A fine 2013 la domanda di autoveicoli mondiale si è attestata a 85,7 milioni di autoveicoli venduti, con una crescita di circa il 4,7% rispetto al 2012 che aveva già registrato un 5% di incremento sul 2011. Le auto rappresentano il 75% del totale degli autoveicoli, con quasi 65 milioni di unità vendute (+4,7% sul 2012). Il mercato degli autoveicoli nel 2013 è stato sostenuto in particolare dalle vendite in Cina (+13,9%) e all’interno del Nafta (+7,1%). Il 25% dell’intero mercato mondiale di autoveicoli nel 2013 è rappresentato dalla domanda cinese, con l’intero continente asiatico che equivale al poco meno della metà (44%) della domanda globale. Il mercato degli autoveicoli leggeri è in forte crescita nei paesi non OCSE ed ormai sta raggiungendo per numero di vendite i valori registrati nei paesi OCSE.

Lo scenario Improve prende in considerazione un’ulteriore aumento dei limiti fissati dagli standard per il consumo degli autoveicoli, e per la riduzione delle emissioni di gas serra, oltre al dispiegamento di politiche dirette ad incentivare la penetrazione dei veicoli con alimentazioni alternative nel mercato degli autoveicoli, in particolare di quelli elettrici. In questo caso, a parità di veicoli venduti, gli effetti previsti sono quelli di un sostanziale cambiamento delle quote di mercato rispetto al presente, in cui le vendite dei veicoli si ripartiscono come segue:

  • i veicoli elettrici venduti cominciano a crescere ad un buon ritmo a partire dal 2020 per giungere a toccare nel 2050 lo share del 23 % sul totale;

  • i veicoli ibridi plug-in arrivano nel 2050 al 35% delle vendite, cominciando un trend di crescita più sostenuto anch’essi a partire dal 2020;

  • i veicoli ibridi dopo un aumento delle quote di mercato costante sino al 2035, in cui toccano il 27% del totale, scendono progressivamente a quota 15% dei veicoli venduti globalmente nel 2050;

  • i veicoli a benzina e diesel rappresentano una quota residuale delle vendite nel mercato del 2050 (rispettivamente il 6% e l’1%);

  • le vendite dei veicoli a gas metano e GPL crescono tra il 2010 ed il 2040, raddoppiando la propria quota di mercato (5%), per poi diminuire significativamente al 2050 tornando alla quota attuale (2%).

Questa nostra ricerca analizza le potenzialità green dello sviluppo dei veicoli a combustibili gassosi in Italia. I risultati di questa ricerca documentano che le auto a gas sono una delle tecnologie ponte a basso impatto ambientale che, insieme ai veicoli elettrici e ibridi, possono contribuire, nei prossimi decenni, a ridurre l’inquinamento dell’aria nelle nostre città e possono favorire anche l’apertura di una prospettiva interessante per il futuro: l’utilizzo del biometano, prodotto dai rifiuti organici per l’autotrazione e di biopropano (bio-GPL).

(> scarica dal sito della Fondazione l'Executive Summary e lo Studio completo)

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Sustainable transport for a green economy by Toni Federico

 Sustainable Development Foundation, July 2014

(> read the Report)

Green transport is one of the main sectors addressed in the green economy approach. Transport is considered green when it supports environmental sustainability, protection of the global climate, ecosystems and their services, public health and natural resources. The goals of green transport are not only to reduce greenhouse gas emissions, air pollution, noise and space consumption, but also to reduce poverty and support economic growth.

A critical issue is how to combine green transport with economic growth, mainly in developing countries. Usually economic growth and the rise of prosperity result in an increased volume of unsustainable private motorised transport: congestion and air pollution hinder the quality of living and the economic development and prosperity of cities. Extension of infrastructure for cars is expensive and space for unlimited growth is simply not available in most developing countries. Hence, sustainable transport modes have to be implemented and the right incentives to encourage their use must be created. Investments in the right transport modes can foster growth sustainably. Investments in public transport systems and non-motorised transport modes will improve the quality of living in cities and thereby increase its economic attractiveness. Economic analyses have shown that public transport access is the most important location factor for businesses.

Another complex challenge is freight transport because it works as a trade facilitator and thereby fosters economic development but at the same time is a big polluter. To find a solution, again a holistic approach is recommended: changing production chains and optimising logics to avoid transport, shifting freight from road to rail or marine transport, as those have much lower emissions per t-km, and improving the operation and vehicles. This includes simple measures like tire pressure or roof spoilers but it could also include advanced options like diesel-electric hybrid engines.

Apart from the effects of transport systems and operations, there is the challenge to green the production of vehicles. However, the question remains, whether vehicle manufacturing really should play the role of a key industry in economic growth policies. China is a good example for such an approach. As economic growth should not be hampered, it’s important to consider further options for green economic growth.

A key driver for decision-makers is creating jobs. What is a green job in the transport sector? Jobs in manufacturing and operating of buses or subways (e.g. bus drivers), in extension of infrastructure for public transport, rail and non-motorised modes. In addition, there are green job opportunities in alternative fuels or engines. The definition of green transport jobs includes all those working in companies and organisations who are actively contributing to the vision of a green transport system: starting from the urban and transport planners that develop the vision and implementation strategy, local industry that, e.g. produces bikes, to operators and logistic companies that aim to increase the energy efficiency.

There is a need to look at the informal sector. How will green jobs - e.g. like rickshaw drivers - be affected by a process towards a green economy? But there is limited knowledge about the informal sector: data is missing and people often have several small jobs at the same time. The reform of the informal sector can result in a loss of relatively green jobs but at the same time it may improve living conditions. The example of the introduction of a Bus Rapid Transit in Johannesburg, South Africa  shows that former minibus drivers are now employees of the new bus company. The general conclusion is that developing the transport system in a green, sustainable way, also helps to create and maintain green jobs. (> read the entire Report)

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MOBILITà SOSTENIBILE di Edo Ronchi

La gestione della mobilità va affrontata in modo integrato, tenendo conto di tutti gli aspetti, non solo dell’inquinamento locale, che è poi quello meno complesso da affrontare con l’aiuto delle tecnologie. L’incremento dei gas di serra, prodotto diretto dell’inquinamento da traffico, è tenuto poco in considerazione ed invece è preoccupante; così come il rumore, un problema serio per milioni di persone che abitano lungo le strade delle grandi città e la questione della sicurezza stradale: una parte consistente dei morti e dei feriti per incidenti stradali avviene in città. C’è, poi, il tema della congestione, che resterebbe anche usando l’idrogeno o altre fonti ad emissioni zero; e quello della vivibilità delle città, che si sta perdendo: le città a misura d’auto espellono i cittadini dalle piazze, dalle strade, dai punti di incontro.

Un approccio globale richiede una strategia coerente, mirata a gestire in maniera sostenibile la mobilità nel territorio urbano e metropolitano. Per attuare una strategia coerente, è utile individuare come punti centrali la gestione del traffico, il trasporto pubblico e quello non motorizzato, il trasporto merci in città, le misure di tariffazione, l’accessibilità e l’uso del territorio, l’influenza sui comportamenti in merito alla mobilità. Per stabilire una strategia di gestione della mobilità è necessario partire dai piani urbani del traffico, affrontando la questione del rapporto tra Regioni e Comuni: alle Regioni il compito di tracciare le direttrici generali, ma senza prescindere dai Comuni, che hanno un ruolo insostituibile nella gestione della mobilità, vivendo concretamente il problema: limitarsi alla gestione delle emergenze non è sufficiente, senza il coinvolgimento delle amministrazioni locali non è possibile affrontare la questione nella sua complessità. Risulta evidente la necessità di una strategia chiara: per esempio, è contraddittorio affermare di voler gestire la mobilità e poi non limitare l’uso dell’auto privata ormai giunto a livelli insostenibili. La limitazione dell’uso dell’auto privata è una scelta ineludibile: il mix di misure da prendere ruota attorno a questo obiettivo centrale. In primo luogo, occorre favorire la concorrenza del mezzo pubblico, mettendo in condizione di minor favore la circolazione delle auto.

In secondo luogo, va affrontato il tema dei parcheggi: l’incremento dei parcheggi porta l’incremento del traffico in città. Va sviluppata, inoltre, una limitazione degli accessi delle auto, con zone chiuse al traffico in modo permanente e con altre zone chiuse in certi orari ed a certi mezzi. E’ importante che siano incrementate le linee di mobilità dedicate e protette per i mezzi collettivi, così da scoraggiare l’uso dell’auto privata. Queste misure darebbero certamente risultati importanti. Anche la sperimentazione delle domeniche ecologiche si poneva nell’ottica di influenzare i comportamenti ed abituare i cittadini a limitazioni dell’uso dell’auto che devono diventare permanenti ed ad un maggior ricorso al mezzo collettivo.

Il punto rilevante è il trasporto pubblico ed il trasporto ciclopedonale non motorizzato (in bici ed a piedi). Va data priorità al trasporto pubblico, come punto qualificante di una strategia coerente, evitando errori del passato, come quello di eliminare i tram a vantaggio dell’auto. La priorità al trasporto pubblico si ottiene con le linee protette, la comodità dei mezzi, frequenze adeguate, informazioni e tariffe contenute (internalizzando i vantaggi del trasporto pubblico). Andrebbe, inoltre, promosso  il road-pricing, la tariffazione degli ingressi i cui proventi vanno direttamente investiti nel trasporto pubblico, migliorando il servizio e riducendo i costi. E’ possibile limitare l’iniquità potenziale di una tariffa non proporzionale al reddito, che potrebbe sfavorire i ceti meno abbienti, attraverso un effettivo miglioramento del servizio e finanziando con i suoi proventi tariffe agevolate per i mezzi pubblici. Queste misure possono trovare un largo consenso tra i cittadini. Va fatta una scelta netta a favore della tariffazione della mobilità privata, andando oltre le incertezze che hanno caratterizzato questi ultimi anni. Va, inoltre, regolato, il trasporto merci in città, che incide fino al 20% sull’inquinamento e la congestione ed è destinato ad aumentare. E’ necessario arrivare ad una regolamentazione, con orari e modalità ben determinate ed organizzate.

La consapevolezza degli impatti effettivi della mobilità è molto bassa: la gente è stufa del traffico, ma le conseguenze sanitarie dell’inquinamento sono poco conosciute o poco credute. In presenza di comportamenti più intelligenti e più consapevoli non sarebbe risolto il 100% del problema, ma una buona quota certamente. Occorre una buona campagna di informazione e la messa a punto di strumenti in grado di influenzare i comportamenti di mobilità dei cittadini. Influenzare i comportamenti di mobilità dovrebbe essere parte di una politica di mobilità, come sostiene anche l’UE. Una Amministrazione locale dovrebbe avere tra i suoi compiti quello di scoraggiare l’uso dell’auto, di favorire il trasporto pubblico, contribuendo a creare un sistema di mobilità maggiormente sostenibile. L’industria, a fronte di una domanda di mobilità più sostenibile e più intelligente, troverebbe il modo per fare affari anche con questa.

Misure mirate per eliminare le auto più vecchie possono essere utili, a condizione che le nuove auto rispettino condizioni di elevate prestazioni ambientali. E’ chiaro che, da sola, tale misura non è risolutiva. Le tecnologie, dei carburanti e delle auto, non sono in grado di risolvere la congestione del traffico; ma anche le tecnologie hanno il loro impatto e non è possibile ignorarle. Le auto ibride, elettriche e ad idrogeno sono una prospettiva interessante nella prospettiva della prevalenza della produzione elettrica rinnovabile.

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Comitato Scientifico della

Fondazione per lo Sviluppo sostenibile

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