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TOYOTA

PROGETTO IDROGENO

A cura di Francesca GIULIANI

Valerio DE MARZI

A.A. 2017-2018

La Toyota Motor Corporation è una multinazionale giapponese che

crea autoveicoli, con una produzione stimata in circa 9 milioni di veicoli l'anno.

È la maggiore società automobilistica del Giappone e gode di una consistente

fetta di mercato sia in Europa sia negli Stati Uniti, con quote significative anche

in diversi paesi del sud-est asiatico.

È stata inserita tra le aziende più “Green” del pianeta, ha ottenuto la 16ma

posizione nella classifica delle 500 aziende maggiormente ecosostenibili

conquistando il titolo di “Best in Industry Global” nella categoria

dell’automobile. L’azienda si è prefissata sei obiettivi per raggiungere l’impatto

ambientale zero ed ottenere un impatto positivo netto:

1: Nuove auto a emissioni zero

2: Ciclo di vita a emissioni zero

3: Produzione a emissioni zero

4: Minimizzare e ottimizzare l'uso dell'acqua

5: Realizzare sistemi e società fondati sul riciclo

6: Realizzare una società futura in armonia con la natura

Spesso i nostri superflui bisogni materiali ci portano a dimenticare il

valore dell’ambiente che ci circonda, a non preservare la natura e a non

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considerare le sue risorse come un patrimonio da valorizzare. Tutto questo ci

induce a basare la nostra società quasi unicamente sul consumismo, sullo

spreco e sulla non curanza delle gravi conseguenze che hanno sulla Terra stessa.

Le grandi aziende rappresentano il futuro ma devono imparare ad

associare il termine sostenibilità al termine progresso, perché solo una società

eco-sostenibile è una società realmente evoluta.

Shoichiro Toyoda, presidente onorario di Toyota Motor Corporation e padre

dell’attuale Presidente Akio Toyoda, spiega che la filosofia dell’azienda si

riassume in tre C: Creativity, Challenge, Courage.

Il tema del coraggio riveste un ruolo fondamentale nella cultura giapponese e

nella dottrina di questa azienda, che ha già dimostrato di averne, con la scelta

dell’ibrido e con la decisione di localizzare la produzione in tutti i continenti in

cui vende i propri veicoli.

La sfida più grande sarà raggiungere quell’importante obiettivo che

attualmente si è posta: l’Environmental Challenge 2050, un piano finalizzato

alla riduzione delle emissioni di CO2.

Perché è necessario ridurre le emissioni di CO2?

Negli ultimi decenni l'emissione di gas ha creato una cappa negli strati

alti dell'atmosfera, creando lo stesso surriscaldamento che avviene nelle serre

e denominato “Effetto Serra”.

La principale responsabile di questo fenomeno è l’anidride carbonica che

viene prodotta in tutti i fenomeni di combustione riguardanti le attività umane,

gli autoveicoli e la produzione di energia elettrica.

Ad inizio secolo la sua concentrazione nell’atmosfera era di circa 290 ppm

(parti per milione), oggi è di circa 370-380 ppm e si pensa che nel 2050 possa

raggiungere le 550-630 ppm se non si prenderanno dei provvedimenti rivolti

alla sua diminuzione.

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Perché la CO2 causa l’effetto serra?

L’energia proveniente dal sole viene in parte assorbita e in parte riemessa

dalla superficie terrestre e dagli oceani sotto forma di calore. Questa radiazione

diretta verso lo spazio, in senso contrario a quella solare, viene in parte

trattenuta dall’atmosfera che riscaldando l’aria contribuisce ad aumentare le

temperature.

L’anidride carbonica rappresenta il filtro che lascia passare l’energia

solare e che assorbe le radiazioni emesse dalla Terra. Avendo una maggiore

lunghezza d’onda queste radiazioni creano una sorta di serra atmosferica

attorno al pianeta.

In condizioni normali questo gas svolge un ruolo

molto utile perché, se non fosse presente, la

temperatura media terrestre sarebbe inferiore di

molti gradi rispetto ad oggi (-19°C), rendendo

impossibile la nostra vita. Attualmente però il suo

accumulo è tale da imprigionare quantità eccessive

di calore e da trasformare la Terra in una gigantesca

serra.

Si stima che le temperature medie globali potrebbero aumentare tra 3,7 e 4,8°C

entro il 2100, parliamo quindi di un vero e proprio Riscaldamento Globale.

Qui nasce la prima sfida Toyota: mantenere l'aumento della temperatura

inferiore a 2°C.

Parliamo della "Nuova sfida zero veicolo zero CO2", volta a ridurre le

emissioni di CO2 del 90% rispetto ai livelli del 2010 entro il 2050.

Questo implica l’aumento del chilometraggio dei veicoli a motore ma anche

una maggior efficienza nello sviluppo di veicoli eco-compatibili, compresi

veicoli ibridi (HV), veicoli ibridi plug-in (PHV), veicoli elettrici (EV) e veicoli

a celle a combustibile (FCV).

Un’altra sfida è quella combattuta dal sistema "Life Cycle Zero CO2

Emissions Challenge" che ha come obiettivo l'azzeramento delle emissioni di

CO2 non solo durante la guida ma anche nell'intero ciclo di vita del veicolo.

È stata rivolta quindi una grande attenzione verso l'uso di materiali riciclati e

design eco-compatibili che rendono più facile smantellare i veicoli.

La CO2 viene emessa anche durante il processo di produzione, per questo si

ritiene necessario migliorare la tecnologia di produzione e passare ad energie

rinnovabili, confermando anche l’introduzione di un processo innovativo

chiamato "Karakuri" che non consuma alcuna energia.

Quale energia verrà utilizzata?

Sicuramente energie rinnovabili, come l'energia solare, l'energia eolica e

l’energia dell'idrogeno.

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IL PROGETTO DELLA TOYOTA SULL’IDROGENO

Rispetta l'ambiente. Estremamente abbondante. Enorme potenziale. Sono

molte le ragioni per cui l'idrogeno rappresenta il futuro dell'industria

automobilistica.

Si tratta dell’elemento chimico più abbondante nell’universo, è possibile

trovarlo in:

Acqua

Piante

Concime

Esistono molti modi per produrre l’idrogeno; usando le varie tecnologie di

processo attualmente disponibili, l’idrogeno può essere separato mediante:

Steam reforming: lo steam reforming del metano è oggi il metodo più diffuso

per la produzione di idrogeno. Questo metodo miscela il metano con vapore

ad alta temperatura per innescare una reazione e separare l'idrogeno. E

mentre la maggior parte del metano oggi deriva da gas naturali, la Toyota

cerca sempre di ottenerlo da fonti rinnovabili, rivolgendoci a discariche e

impianti per il trattamento dei rifiuti.

Gassificazione: processo attraverso il quale materiali organici, come gli

scarti di lavorazioni agricole e zootecniche, vengono convertiti in idrogeno.

I materiali organici vengono sottoposti a temperature elevate, innescando

una reazione che separa l'idrogeno.

Elettrolisi: oltre ad essere un sottoprodotto di alcune industrie, come le

raffinerie petrolifere e chimiche, l'idrogeno può essere prodotto attraverso

la scissione dell'acqua nei suoi due elementi principali: idrogeno (H2) e

ossigeno (O2). Mediante questo processo, noto anche come elettrolisi,

l'acqua viene attraversata dalla corrente elettrica per estrarre l'idrogeno.

L'elettricità può essere ottenuta da energie pulite e rinnovabili, come quella

eolica, solare o idroelettrica.

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Sono molte le sfide che il nostro mondo si trova ad affrontare, dal

cambiamento climatico e la qualità dell'aria all'efficienza e sicurezza

energetica.

Lo scopo che si propone la Toyota è quello di “alimentare il futuro”. La

prossima generazione di automobilisti rispettosi dell'ambiente richiede nuovi e

più puliti mezzi di trasporto. Riconoscendo il potenziale dell'idrogeno per

soddisfare questa richiesta, la grande casa automobilistica sta producendo

veicoli a celle a combustibile insieme ad altri veicoli a carburante alternativo,

con l'obiettivo di alimentare un futuro migliore.

Con il modello “Mirai”, si sta facendo un primo passo per migliorare le cose,

affinché il nostro sia un futuro attento all'ambiente.

La valutazione ambientale complessiva di un veicolo dovrebbe tenere in

considerazione l'intero ciclo di vita, dalla progettazione alla produzione e alla

guida, fino alla fase di riciclo.

Per misurare l'impatto ambientale complessivo, le valutazioni analitiche sul

ciclo di vita devono essere effettuate in conformità ai requisiti ISO 14040/44,

e certificate dagli esperti del marchio indipendente TÜV Rheinland.

Il passo successivo è trarre da tali valutazioni le linee di azione e le

misure raccomandate necessarie a raggiungere l'ottimizzazione ecologica dei

prodotti e processi nell'intero ciclo di vita del veicolo. L'impegno di Toyota in

tal senso mira a fare sì che ciascun modello sviluppato abbia proprietà migliori

sotto il profilo ambientale rispetto a quello che lo ha preceduto.

In quest'ottica, Mirai fa un ulteriore passo avanti. L’impiego di idrogeno

consente di ridurre le emissioni di CO2 dal 40% al 70% rispetto ai tradizionali

veicoli a benzina. E in futuro, con l'aumento della produzione di idrogeno da

fonti di energia rinnovabili, le emissioni di CO2 legate alla fase di guida saranno

ridotte a zero e l'acqua sarà l'unico sottoprodotto.

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Anche per quanto riguarda la sua produzione, “Mirai” è stata creata con un

impianto sostenibile che utilizza a pieno le risorse naturali operando in armonia

con l'ambiente. Questo avviene in tre modi:

Produzione efficiente di energia: utilizzo di energia termica prodotta

dagli scarichi degli impianti o l'energia da fonti rinnovabili come quella

solare.

Eliminazione degli sprechi energetici: sviluppo e introduzione di

tecnologie di produzione a basse emissioni di CO2 e di attività Kaizen

quotidiane.

Coinvolgimento della comunità e salvaguardia dell'ecosistema: attività

di rimboschimento nelle aree circostanti i siti di produzione.

La Toyota immagina un futuro sostenibile a idrogeno e guidato dalla

tecnologia.

L'idrogeno può essere prodotto da diverse fonti energetiche primarie, con

metodi di estrazione che variano da paese a paese. Inoltre, esso può giocare un

ruolo di primo piano nella diffusione dell'energia da fonti rinnovabili. La

discontinuità insita nella natura stessa delle fonti di energia solare ed eolica

genera una produzione incostante che richiede un adeguato sistema di

stoccaggio. Un modo per immagazzinare questa energia da fonti rinnovabili

discontinue è convertirla in idrogeno che, grazie alla sua maggiore densità

energetica, si è rivelato un metodo più adatto allo stoccaggio di grandi volumi

rispetto alle batterie.

La società del futuro deve utilizzare l'energia da fonti rinnovabili e

integrare in modo intelligente la rete elettrica con la rete di idrogeno per

consentirne un impiego efficace. Per realizzare un futuro di società basate

sull'energia sostenibile grazie all'impiego dell'idrogeno, dobbiamo utilizzare in

pieno le fonti di energia rinnovabile integrando al tempo stesso le reti elettrica

e di idrogeno in un unico sistema di distribuzione.

L'efficienza delle risorse gioca un ruolo importante nella struttura

organizzativa di Toyota.

Il tasso di recuperabilità della Mirai supera il 95%. Dato che lo stack di celle a

combustibile della Mirai utilizza un metallo prezioso come il platino, Toyota

ha creato la prima rete di raccolta e riciclo di stack al mondo.

In Europa, Toyota si è posta l'ambizioso obiettivo di puntare a

raccogliere il 100% di queste batterie industriali. Nel 2010, Toyota è riuscita a

creare in Giappone la prima attività di riciclo "da batteria a batteria" al mondo.

Inoltre, a partire dal 2013, le batterie vengono riutilizzate in applicazioni di

accumulo stazionario di energia. Consapevole del fatto che le materie prime

sono limitate, Toyota continua a progredire verso un'economia basata su un uso

efficiente delle risorse.

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Oltre alla Toyota, altre due case importanti (le giapponesi Honda e la coreana

Hyundai) hanno messo sul mercato modelli di serie a idrogeno. Clarity e ix35

Fuel Cell.

Cosa è cambiato dai pionieristici esperimenti di trent’anni fa?

Le tre case d’auto orientali hanno sfruttato i progressi tecnologici

raggiunti dai loro ingegneri per allestire veicoli che garantiscano spazio,

abitabilità e lunga percorrenza. Cancellando i giganteschi serbatoi

dell’idrogeno e le grandi batterie che rendevano inabitabili i primi prototipi.

Clarity e Mirai sono berline con vocazione da coupé e spazi comodissimi.

Invece l’ix35 un classico Suv della nuova era. Con alcuni vantaggi importanti

garantiti dalla propulsione a idrogeno.

Il rifornimento per un pieno non dura più di 5 minuti, l’autonomia supera i 600

chilometri. E le emissioni sono ridotte a semplice vapore acqueo.

Questa evoluzione della tecnologia a idrogeno ha reso le celle a combustibile

sempre più potenti, ne ha ridotto numero e spazio. Così come sono stati

compressi propulsori e batterie. L’energia necessaria per il motore elettrico si

ottiene tramite una reazione chimica all’interno della cella a combustibile.

Senza alcun tipo di emissione nociva.

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Ma perché la rivoluzione dell’idrogeno possa compiere il suo corso manca il

tassello più importante, quello delle infrastrutture. In Europa ci sono un

centinaio di stazioni di rifornimento con la grande H. In Italia ne esiste una

soltanto a Bolzano, vicino al confine con Austria e Germania. Qui si

riforniscono i veicoli provenienti dal nord Europa e la flotta cittadina degli

autobus a idrogeno. Ma esiste già un piano europeo per portare in Italia 20

stazioni a idrogeno entro il 2020 e raggiungere il numero di 400 in Europa. Ma

più di questi numeri conteranno le politiche comunitarie e quelli dei singoli

stati. L’idrogeno promette auto gestibili e pulite ma la nuova rivoluzione, per

ora, è solo una promessa.

Nel settembre 2017 a Venezia, è stato sottoscritto il protocollo son il consorzio

“Fuel Cell Hydrogen Joint Udertaking” per lo sviluppo di stazioni di

rifornimento a idrogeno anche

in Italia.

La casa nipponica crede

fermamente in questa

tecnologia e l’accordo che è

stato ratificato rappresenta un

passo fondamentale per lo

sviluppo di una rete di stazioni

di rifornimento di idrogeno nel

nostro Paese, requisito

indispensabile per la diffusione

di quella che viene definita la “mobilità del futuro”.

La firma del protocollo con il Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking, consorzio

europeo pubblico-privato che promuove progetti per lo sviluppo delle stazioni

di rifornimento in Europa, si è svolta in occasione della settimana europea della

mobilità. E’ stata un’azione tangibile per lo sviluppo della mobilità a idrogeno

anche in Italia, tra l’altro già definita all’intero del protocollo di intesa tra la

città di Venezia e la Toyota Motor Italia siglato nel 2017.

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“Si è celebrato un evento molto importante: la firma del protocollo con il Fuel

Cell Hydrogen Joint Undertaking – ha dichiarato Andrea Carlucci, Ad di

Toyota Italia – Un segno importante e tangibile dell’impegno che

l’amministrazione comunale sta prendendo su questo fronte e per il quale

vogliamo congratularci, rinnovando l’impegno e la disponibilità a lavorare

insieme con la città di Venezia a progetti concreti per una diffusione

dell’idrogeno”.

Il tema dei veicoli alimentati a idrogeno è stato al centro del “Tavolo tecnico

sulla Mobilità a idrogeno” che si è svolto a Mestre (VE) presso la sala del

Consiglio comunale e che rientrava negli appuntamenti programmati in

occasione della settimana europea della Mobilità.

“L’unione e la comunanza di intenti tra Toyota e la città di Venezia, risale al

Protocollo d’Intesa siglato lo scorso anno che ha l’obiettivo di favorire la

realizzazione di un sistema di mobilità urbana sostenibile per il comune, basato

sull’impiego della tecnologia ibrida e a idrogeno, delle quali Toyota Motor

Italia è leader mondiale – ha aggiunto Carlucci – Toyota si è posta obiettivi

ambientali lungimiranti, che prevedono lo sviluppo di veicoli a zero emissioni

per ridurre, entro il 2050, le emissioni del parco auto del 90% rispetto al 2010.

Crediamo nella realizzazione di un percorso di sviluppo tecnologico, che in

Toyota definiamo ‘Road Map della mobilità” che possa offrire l’auto giusta, al

momento giusto e al miglior prezzo nei vari mercati mondiali.

“Ad oggi crediamo che il primo passo verso un futuro della mobilità sostenibile

passi per la tecnologia ibrida; ed i dati parlano chiaro – ha precisato Carlucci

– Abbiamo superato gli 11 milioni di auto ibride vendute in più di 90 paesi al

mondo, sono oggi più di 160.000 le ibride Toyota e Lexus circolanti in Italia.

L’era dell’elettrificazione è decisamente avviata e i prossimi anni saranno

ricchi di novità. In questo contesto siamo convinti che anche l’idrogeno

acquisirà una rilevanza sempre maggiore se pensiamo che già oggi una Toyota

Mirai può garantire vantaggi indiscutibili rispetto ad un automobile elettrica:

oltre 500 km di autonomia ad emissioni zero – solo acqua allo scarico – tempi

di rifornimento convenzionali, solo 3 minuti per un pieno di idrogeno”.

“Crediamo che l’idrogeno rappresenti una soluzione con elevate prospettive

per i prossimi anni, quando sarà centrale il tema del fabbisogno energetico per

alimentare un parco circolante di auto elettriche sempre crescente – ha

concluso Carlucci – L’idrogeno è l’elemento più presente in natura e il suo

utilizzo è già diffuso in diversi settori industriali. Può essere facilmente

prodotto anche da fonti rinnovabili, può essere stoccato e trasportato senza

particolari problemi. Ci auspichiamo di vedere presto circolare a Venezia, così

come nel resto d’Italia, le prime vetture a idrogeno e non solo, dal momento

che le fuel cell possono essere installate senza problemi anche su treni,

imbarcazioni ed altri mezzi di trasporto”.

Da quanto emerge dalle dichiarazioni dell’amministratore delegato di Toyota

Motor Italia appare chiaro come l’azienda punti con convinzione

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all’implementazione dei veicoli alimentati a idrogeno anche se il protocollo

sottoscritto a Venezia rappresenta soltanto un primo, piccolo, step nel cammino

ancora lungo per vedere realmente diffusa questa tecnologia in un Paese dove

si incontrano non poche difficoltà per la ricarica di una vettura elettrica.

La casa automobilistica ha sostituito il raro e costoso Neodimio con Lantanio e

Cerio, più disponibili e più facilmente estraibili, con l'obiettivo di abbassare i

costi di produzione delle auto elettriche.

Resta attivo e sempre più concreto l’impegno sul fronte idrogeno: Toyota ha

appena costituito, insieme ad altre dieci società, tra cui Nissan e Honda, un

consorzio per lo sviluppo della rete di distribuzione dell’idrogeno nel Sol

Levante.

Japan H2 Mobility punta a costruire 80 centri di rifornimento per i veicoli a

celle a combustibili già entro il 2021 e di completare il piano nei prossimi dieci

anni.

“In questa fase, noi crediamo che vi sia significativo spazio

per la cooperazione, invece di cercare aree di competizione”.

(Shigeki Terashi, vicepresidente Toyota)

Tra i progetti troviamo anche la costruzione di una centrale elettrica in

California capace di trasformare il gas metano, prodotto dal letame delle

mucche, in acqua, elettricità e idrogeno. Parliamo di Tri-Gen Project,

produzione di energia dalla biomassa.

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L’impianto, che sarà situato presso l’area portuale di Long Beach in California,

sarà capace di fornire energia sufficiente per alimentare 2.350 abitazioni di

medie dimensioni ed abbastanza carburante per far funzionare ogni giorno

1.500 veicoli a idrogeno, producendo 2,35 MW di elettricità e 1,2 tonnellate di

idrogeno.

La Toyota si aspetta che l’impianto venga terminato e diventi operativo intorno

al 2020.

Negli ultimi anni, però, è sorto un altro problema: la difficoltà dello

smaltimento dei rifiuti.

Con l'aumento della popolazione mondiale, la crescita economica e gli

stili di vita agiati, il ritmo del consumo di risorse sta accelerando, stanno

crescendo in modo esponenziale i rifiuti generati dal consumo di massa,

sovrastando la capacità di smaltimento degli stessi, con conseguente

inquinamento ambientale.

Per prevenire l'impatto ambientale, causato dai veicoli a fine vita, Toyota

ha lanciato il progetto Toyota Global 100 Dismantlers, puntando a realizzare

una società basata sul riciclaggio, grazie anche al progetto Toyota Global Car-

to-Car Recycle (TCCR) dove vengono utilizzate le risorse dei veicoli a fine

vita per la produzione di nuovi veicoli.

La società, quindi, opera in quattro aree chiave:

Utilizzare materiali eco-compatibili

Utilizzare i ricambi auto più a lungo

Sviluppare tecnologie di riciclaggio

Fabbricare veicoli utilizzando quelli fuori uso.

L’azienda investirà nella diminuzione delle emissioni e nel rafforzamento

del settore ibrido ed elettrico dell’automobile, portando avanti il processo di

elettrificazione delle proprie auto, con l’obiettivo di arrivare a vendere entro il

2030, oltre 5,5 milioni di vetture elettrificate l’anno, incluso 1 milione di veicoli

a zero emissioni (BEV, FCEV).

Verranno eliminate le auto in versione diesel dal proprio listino “passenger

car”.

Yaris, Auris e Rav4 diventeranno ecologiche, unendosi alla famiglia Prius, con

l’Aygo e la C-HR.

Verrà ridotto l’utilizzo dell’acqua nella produzione e verniciatura dei

veicoli, favorendo la filosofia del riciclo, attuando anche un piano di contrasto

al fenomeno di deforestazione, un fenomeno che sta progredendo in tutto il

mondo, determinando la frammentazione degli habitat di diverse specie,

nonché la continua perdita di biodiversità. Le aziende del Gruppo Toyota infatti

si sono impegnate a piantare alberi, abbracciando le attività di conservazione

ed educazione ambientale.

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Nel settembre 2017 il presidente Toyoda ha annunciato di voler fondare una

nuova azienda, insieme a Mazda e alla Denso Corporation; i tre marchi hanno

deciso di creare una terza società, la EV Common Architecture Spirit

Corporation, per entrare nel mercato delle nuove tecnologie per le automobili

ibride ed elettriche.

Seigo Kuzumaki, responsabile della ricerca e dello sviluppo della casa

giapponese, ha previsto che entro il 2050 i motori a combustione usciranno dal

mercato.

Al Gore vede come concreta la speranza di salvare il pianeta, affermando che:

“Le uniche soluzioni sensate ed efficaci alla crisi climatica richiedono agli

esseri umani grossi cambiamenti

nel modo di agire e di pensare,

che favoriscano l'efficienza e la

conservazione, stimolino il

passaggio dai combustibili fossili

all'energia solare, eolica o

rinnovabile di altri tipi, e

pongano fine alla distruzione

delle foreste, delle coltivazioni e

dell'impoverimento dei suoli

ricchi di carbonio.”

In questa corsa tecnologica ed eco-sostenibile possiamo affermare che la

Toyota sia in pole position.

FONTI BIBLIOGRAFICHE

https://www.toyota.it/mondo-toyota/news-eventi/mirai-ambiente.json

“Auto ad idrogeno, ecco il vento dell’est di Honda, Hyundai e Toyota”

di Giuseppe Tassi, 2017

“Toyota Mirai, la mobilità ad idrogeno conquista Venezia” di M. R.,

2017

Toyotal Global Syte / Toyota Environmental Challenge 2050

IlFattoQuotidiano.it / BLOG di Carblogger

agi.it / La svolta di Toyota: da subito non saranno più prodotte

automobili diesel, di Raffaele Angius. 04 gennaio 2018

lifegate.it / Toyota e Mazda insieme per lo sviluppo delle auto

elettriche.18 ottobre 2017 / Toyota, un magnete più sostenibile per le

auto elettriche, di Carlotta Garancini.14 marzo 2018.

mobilitàsostenibile.it / Toyota tra le aziende più “Green” del pianeta.21

dicembre 2017

La Scelta. Al Gore