Macchine operatrici, è l’idrogeno il nuovo elettrico?

I propositi di sostenibilità e decarbonizzazione ricoprono un ruolo sempre più importante all’interno delle strategie di sviluppo dei costruttori di macchine operatrici.

Complici gli incentivi e le nuove regolamentazioni europee, una percentuale sempre più alta – secondo alcune stime nel 2022 ha toccato quasi il 50 per cento – dei nuovi prodotti lanciati sul mercato è composta da mezzi a basse emissioni.

Dal punto di vista della tipologia di alimentazione, a farla da padrone è ancora l’elettrico, già arrivato a un buon livello di sviluppo ma comunque non privo di alcuni aspetti problematici.

Da cosa nasce l’esigenza delle macchine a idrogeno

Tra questi spicca sicuramente l’inadeguatezza delle attuali tecnologie, particolarmente adatte alle macchine di piccola taglia, ancora non in grado di emettere elevati livelli di potenza. Un problema non da poco, visto che di fatto, per il momento, esclude dal processo di decarbonizzazione tutti quei mezzi di media o grossa taglia che invece costituiscono una porzione molto importante del mercato.

Per risolvere questo problema, le case costruttrici si sono messe alla ricerca di soluzioni alternative che permettessero di mantenere basso il livello di emissioni senza alcuna rinuncia in termini di potenza e prestazioni.

Al momento, la soluzione più percorribile sembra essere quella dell’idrogeno, sempre più al centro anche degli investimenti e delle politiche di sviluppo europee.

Sulla carta, l’idrogeno potrebbe rappresentare una soluzione ottimale: proviene da una fonte rinnovabile e disponibile in abbondanti quantità, può essere prodotta in modo green e pulito ed è più efficiente di molte altre fonti di energie.

Al momento, tuttavia, un suo utilizzo massivo non sembra una questione di pochissimi anni, sia per motivi tecnologici che di infrastrutture.

Allo stesso tempo, però, i costruttori di macchine operatrici hanno già cominciato a studiare e sviluppare mezzi alimentati con questa fonte di energia, e i primi risultati sono già visibili.

La terna e il sollevatore telescopico a idrogeno che JCB presenterà al Conexpo, in compagnia del serbatoio mobile Fastrac

I motori a combustione interna a idrogeno

Come detto, lo sviluppo delle tecnologie di alimentazione a idrogeno è cominciato a partire dall’esigenza di produrre mezzi sostenibili anche per le categorie di macchine di grossa taglia (anche se, come vedremo più avanti, già ora non sono le uniche in cui si sta implementando questa tecnologia).

Tra le case costruttrici che più hanno investito in questa direzione negli ultimi mesi, spiccano sicuramente Volvo CE e JCB.

Nel 2021, ad esempio, il colosso britannico ha annunciato un investimento di circa 120 milioni di euro per supportare lo sviluppo e la produzione di nuovi motori a combustione interna alimentati a idrogeno.

Questo tipo di motori rappresenta una delle due soluzioni di alimentazione al momento disponibili, e fornisce vantaggi come dei tempi di ricarica molto rapida, un grosso output di energia e un livello di emissioni molto basso.

I risultati di questi investimenti saranno osservabili dal vivo già quest’anno. JCB, infatti, presenterà i suoi primi mezzi alimentati a idrogeno al Conexpo 2023 di Las Vegas, con una terna e un sollevatore telescopico.

Le batterie a idrogeno

Dal canto suo Volvo CE, che già ha ottenuto importantissimi risultati con la propria gamma elettrica, ha annunciato la scorsa estate il raggiungimento di un importante risultato con il collaudo del primo prototipo al mondo di dumper articolato con batteria a idrogeno, il Volvo HX04.

Le batterie rappresentano al momento la seconda soluzione disponibile per l’alimentazione di macchine operatrici a idrogeno. Se nel motore a idrogeno la combustione viene convertita in energia meccanica, attraverso le batteria l’energia prodotta dalla combinazione dell’idrogeno con l’ossigeno produce energia elettrica pulita e in grado di alimentare i mezzi.

Anche in questo caso, l’alimentazione a idrogeno permette una ricarica del veicolo molto veloce: il Volvo HX04, ad esempio, può essere rifornito con 12 chilogrammi di idrogeno in poco meno di sette minuti, permettendogli così di lavorare per circa quattro ore.

Producendo una reazione chimica attraverso la combinazione di idrogeno e ossigeno, queste batterie sono in grado di alimentare una macchine (e, volendo, anche di riscaldare la cabina dell’operatore) senza emettere altro che vapore acqueo.

Il dumper articolato HX04 di Volvo CE alimentato a idrogeno

L’utilizzo dell’idrogeno nel sollevamento aereo

Per quanto in questo ambito la soluzione dell’elettrico sia già piuttosto affermata, anche nel sollevamento sono state avviate le prime sperimentazioni per la produzione di piattaforme aeree alimentate a idrogeno.

Nel giugno 2022, Haulotte ha annunciato una partnership con Bouygues Energies & Services per sperimentare l’utilizzo dell’alimentazione a idrogeno sulle proprie piattaforme.

Nel corso di questo progetto congiunto, quindi, gli ingegneri specialisti di Bouygues testeranno l’utilizzo di batterie alimentate a idrogeno su una piattaforma semovente Haulotte, che contestualmente sarà sottoposta nell’arco di un anno a una serie di situazioni di lavoro provanti all’interno di reali cantieri. Bouygues, inoltre, studierà anche possibili forme di rifornimento di idrogeno per i cantieri all’interno dei quali queste piattaforme opereranno.

Anche Manitou sta impegnando i propri sforzi di sviluppo in questa direzione. Secondo quanto affermato dall’azienda, infatti, un prototipo di sollevatore telescopico alimentato a idrogeno sarà presentato entro la fine dell’anno. Una soluzione che, visto il modello che JCB presenta al Conexpo, sembra quindi particolarmente percorribile per questo tipo di alimentazione.

Secondo le ultime previsioni, il proseguimento di questi sviluppi potrebbe portare a una commercializzazione e a una diffusione delle macchine idrogeno paragonabile a quella che abbiamo ora per le elettriche solo verso la fine di questa decade.

Uno dei principali problemi da risolvere, al momento, rimane quello delle infrastrutture. Ci vorrà ancora diverso tempo prima che la produzione e la distribuzione di idrogeno green sia di dimensioni abbastanza grandi da poter sostenere una diffusione su larga scala delle macchine operatrici a idrogeno.

Le prospettive per il mercato del noleggio

Alcune case costruttrici stanno già lavorando anche in questo senso: recentemente, sempre JCB ha presentato anche Fastrac, il primo serbatoio mobile progettato per rifornire le macchine a idrogeno direttamente in cantiere, esattamente come avviene già ora per i mezzi alimentati a diesel.

Per il mercato del noleggio, già impegnato in un importante processo di riduzione delle emissioni, la diffusione delle macchine a idrogeno potrebbe portare più opportunità che problemi.

Dal punto di vista meccanico, le due soluzioni per l’alimentazione al momento disponibili non presentano enormi differenze rispetto alle tecnologie già esistenti, soprattutto nel caso del motore a combustione interna, e anche il restyling generale delle macchine e dei loro circuiti è minimo.

La possibilità di avere macchine a basse emissioni anche per le applicazioni che richiedono elevata potenza potrebbe sbloccare numerose opportunità di lavoro nei centri abitati e negli altri luoghi che presentano limitazioni in tema di emissioni, come sta avvenendo già ora per le macchine elettriche.

Un altro grande vantaggio sarà dato dall’ottimo livello di efficienza energetica dei motori a idrogeno. Un chilo di idrogeno, infatti, produce la stessa quantità di energia di tre chili di carburante diesel. Il che significa che le macchine potranno effettuare lo stesso lavoro delle loro controparti diesel consumando un terzo del carburante attualmente necessario.

Le prospettive, quindi, sembrano molto positive. D’altronde, l’utilizzo dell’idrogeno nel noleggio è già realtà nel settore dei generatori.

Nel 2022, infatti, United Rentals, la società di noleggio più grande al mondo, ha aggiunto alla propria flotta in Nord-America una linea di generatori a zero emissioni alimentati a idrogeno, per fornire ai clienti, secondo le parole della compagnia, “una soluzione energetica a impatto zero in grado di ricaricare i veicoli e le attrezzature elettriche di altro tipo, garantendo un grosso passo avanti per le strategie di decarbonizzazione dei cantieri”.