Avremo gli aerei elettrici?

Secondo Elon Musk, patron di Tesla e di Space-X, l’aereo elettrico non è così lontano. Secondo i suoi calcoli esso potrà diventare una realtà quando le batterie raggiungeranno una densità di energia pari a 400 Wh/kg e Musk prevede che questa soglia possa essere raggiunta nel giro di 3/4 anni.

Queste parole furono dette nel 2019, ma ad oggi non ci sono significativi passi avanti. Negli ultimi anni sono aumentati gli studi per introdurre l’alimentazione elettrica anche sugli aerei, ma che per il momento l’ipotesi di aerei elettrici che compiano voli su lunghe tratte sembra lontana.

Aerei elettrici

Le auto elettriche e ibride sono sul mercato ormai da diversi anni e, seppure con qualche lentezza, stanno diventando sempre più presenti sulle strade di tutto il mondo dando un contributo fondamentale alla riduzione delle emissioni di CO2. Ma se per le auto l’alimentazione elettrica è ormai considerata un’alternativa efficiente al tradizionale carburante, lo stesso non può dirsi per un altro mezzo di trasporto utilizzato quotidianamente da milioni di persone e molto inquinante: l’aereo.

Il problema maggiore è la scarsa autonomia delle batterie elettriche rispetto al carburante, dovuta alla minore densità energetica accumulabile: il carburante fossile contiene infatti 30 volte più energia per kg rispetto alle più avanzate batterie agli ioni di litio.

L’esempio è l’Airbus A380, uno dei più grandi aerei di linea al mondo, che può trasportare fino a 600 passeggeri e percorrere 15mila km consecutivi. Lo stesso aereo, se alimentato con batterie elettriche, potrebbe percorrere al massimo 1.000 km, e se anche si facesse posto ad altre batterie sostituendo tutti i passeggeri e il carico dell’aereo, potrebbe arrivare a percorrere comunque meno di 2.000 km.

Un altro problema è che un aereo alimentato a carburante si alleggerisce durante il viaggio – e quindi consuma progressivamente meno – mentre un aereo elettrico mantiene il suo peso invariato, e questo influisce sull’autonomia.

Ciononostante, gli studi su possibili soluzioni vanno avanti da anni, anche da parte delle grandi compagnie aeronautiche. La compagnia britannica low-cost EasyJet, per esempio, nel 2017 annunciò di aver iniziato lo sviluppo di un aereo elettrico in grado di trasportare 180 passeggeri insieme alla società Wright Electric, stimando di riuscire a metterlo in commercio per il 2027. Nel marzo del 2018, invece, la società israeliana Eviation ha presentato il prototipo di un aereo equipaggiato con tre motori elettrici prodotti dall’australiana MagniX, in grado di coprire corte distanze (circa 1.000 km) e trasportare al massimo 9 passeggeri. Il primo volo di questo prototipo, chiamato Alice, è previsto per il 2022.

Se gli aerei completamente elettrici al momento restano un’ipotesi lontana e in fase embrionale, è invece più vicina la possibilità di una via di mezzo, come già succede con le auto. Airbus, Rolls-Royce e Siemens stanno collaborando infatti alla realizzazione di un aereo ibrido che possa trasportare circa 100 passeggeri e che sia pronto per il volo verso il 2030. Nei test condotti finora è stato utilizzato un aereo BAe 146, in cui una delle quattro eliche è alimentata da un motore elettrico.

Altre alternative sono l’utilizzo di batterie elettriche più performanti come quelle in litio-ossigeno, per ora in fase di studio, e una radicale modifica del modo in cui si costruiscono gli aerei.

Siamo appena agli albori dell’elettrificazione di massa dei trasporti terrestri su gomma, ma non si intravede all’orizzonte un’aurora dell’aviazione elettrica.

Aerei ibridi

Se gli aerei completamente elettrici al momento restano un’ipotesi lontana e in fase embrionale per i noti limiti di densità delle batterie attuali, è invece più vicina la possibilità di una via di mezzo, come già succede con le auto. Airbus, Rolls-Royce e Siemens stanno collaborando infatti alla realizzazione di un aereo ibrido che possa trasportare circa 100 passeggeri e che sia pronto per il volo verso il 2030. Nei test condotti finora è stato utilizzato un aereo BAe 146, in cui una delle quattro eliche è alimentata da un motore elettrico.

In Gran Bretagna è stato presentato Hera ((Hybrid Electric Regional Aircraft)), il progetto di un velivolo “green” da 70 posti destinato alle tratte regionali. Il velivolo farà ricorso in parte a convenzionali motori turboelica e in parte a propulsori elettrici alimentati da una batteria agli ioni di litio da 3,5 tonnellate, con possibilità di rigenerazione in volo. L’autonomia promessa è di 920 miglia ma si prevede di estenderla a circa 1.400 miglia entro il 2030, un raggio d’azione regionale che permetterebbe a Hera di raggiungere senza problemi gran parte delle destinazioni europee

Al momento però Boeing e Airbus, i due più grandi produttori di aerei al mondo, sembrano intenzionati ad abbandonare la strada della alimentazione a batteria ed ibrida.

Aerei a idrogeno

E stavolta non si parla di velivoli elettrici con batterie al litio o alimentati con bio-carburanti avanzati: Airbus, infatti, punterà tutto sull’idrogeno che intende lanciare sul mercato entro il 2035.

Il principio di funzionamento è molto semplice. Si basa sulle celle a combustibile (fuel cell), simili a quelle utilizzate per l’autotrasporto: la reazione tra idrogeno e aria in una cella elettrochimica produce elettricità che aziona motori elettrici immettendo nell’ambiente solo acqua. Dal punto di vista della propulsione l’aereo a idrogeno con celle a combustibile è quindi a tutti gli effetti un aereo elettrico.

Il primo è un aeromobile da 120-200 passeggeri con un’autonomia di circa 3000 km equipaggiato con motori modificati per consentire la combustione dell’idrogeno liquido.

Tuttavia per contro si dovrà fare i conti con gli alti costi di produzione dell’idrogeno liquido. Si dovrà mettere in moto un intero ecosistema di nuovi investimenti per produrre idrogeno 100% pulito da fonti rinnovabili a costi contenuti con elettrolizzatori, incentivi europei e dei singoli governi per le attività di ricerca e sviluppo nel settore. Realizzazione delle necessarie infrastrutture per stoccare e distribuire grandi quantità di idrogeno liquido (con annessi problemi di sicurezza) negli aeroporti e sui velivoli.

Inoltre bisogna fare i conti con alcuni problemi. A cominciare dalla carenza di capacità energetica dell’idrogeno rispetto, ad esempio, alla benzina a temperatura ambiente. La benzina è circa 1.000 volte più efficace rispetto all’idrogeno, portando perciò ad avere bisogno di un serbatoio di quest’ultimo grosso mille volte in più rispetto a quello sugli aerei. Il problema viene ridimensionato di molto se l’idrogeno viene compresso, il che porta però ad un innalzamento della temperatura del gas. Perciò per costringere il gas in un serbatoio più piccolo di quello di un’autocisterna serve utilizzare materiali molto resistenti (e costosi) e al contempo raffreddarlo per rendere più stabile il gas. 

L’alternativa a serbatoi molto grandi è rendere l’idrogeno liquido e per fare ciò bisogna raffreddarlo fino a -253° centigradi e a tale temperatura mantenerlo per evitare che torni allo stato gassoso. Mantenere una temperatura simile obbliga a sfruttare energia che porta ad una riduzione dell’efficienza del sistema.

Allo stato puro l’idrogeno è altamente infiammabile. È quindi particolarmente pericoloso quando viene stoccato in grandi quantità in un contenitore chiuso.

E’ Ancora Lunga la Via dell’Idrogeno.

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