Upload
doantuong
View
221
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
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
2
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.
3
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.
4
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.
5
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.
6
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.
7
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.
8
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.
9
“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
10
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.
11
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.
12
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