Sì, volare. A quota zero emissioni

La sagoma è ancora lontana, ma qualcosa s’intravede. Dai contorni sembra un pipistrello dalle ali possenti, oppure una grande manta, solo che si muove lassù, oltre le nuvole. Ha una fusoliera, almeno un’elica, un paio d’ali. Solo che i suoi propulsori non fanno rumore. E non consumano carburanti fossili: sono motori puliti, senza emissioni nocive. Alzare gli occhi al cielo e immaginare come sarà il domani del trasporto aereo non è più un gioco da ragazzi, ma da ingegneri: con progetti concreti e un colossale lavoro di sperimentazione nel quale si sono lanciati già da anni i più importanti produttori mondiali di aeroplani. Perché è proprio qui che si gioca la partita del futuro.  Nella capacità di trovare un punto di equilibrio tra due necessità. Bisogna tenere i cieli puliti, prima con una drastica riduzione delle emissioni di CO2 (oggi per il 2 per cento dovute all’aviazione commerciale) e poi con la completa de-carbonizzazione del comparto. Ma va anche cercata la sostenibilità economica, che consenta al settore di continuare a essere competitivo.

Meno di trent’anni alla meta

L’impegno non è differibile. Lo impone il Green Deal europeo che, se rispettato, renderebbe il nostro continente il primo a raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. Quanto al trasporto nei cieli la Commissione Europea ha già dichiarato di puntare a un obiettivo ambizioso: l’ingresso in servizio di un aereo a zero emissioni entro il 2035. Pochi mesi fa le cinque associazioni aeronautiche europee (Aci Europe, Asd Europe, A4E, Canso e Era) hanno stretto un patto, presentando il piano Destination 2050, dove la data rappresenta il traguardo finale: ci sono meno di trent’anni per trovare le soluzioni adeguate (dall’innovazione tecnologica alla gestione del traffico aereo) e portare l’industria aeronautica a toccare quota impatto zero. Come ha ribadito Alessandro Profumo, amministratore delegato di Leonardo e presidente di Asd Europe: «L’industria aerospaziale sta dimostrando, ancora una volta, di poter essere una forza trainante nell’evoluzione dell’Europa». E poiché soltanto facendo squadra l’obiettivo sarà raggiungibile 13 centri di ricerca hanno fondato il Gruppo Zema (Zero Emission Aviation). Obiettivo: collaborare, unire le forze per studiare nuovi sistemi di propulsione e sviluppare aeromobili di nuova concezione. Insomma, progettare insieme il futuro. E non si tratta soltanto di business.

Eppur si muove

La buona notizia è che puntiamo a zero (emissioni), ma non partiamo da zero. Un aereo interamente elettrico esiste già, anche se è piccolino: è un biposto prodotto da un’azienda slovena, la Pipistrel, ma con un ingegnere italiano, Paolo Romagnolli, a capo del progetto. Il Velis Electro è il primo aereo completamente elettrico nella storia dell’aviazione ad aver ottenuto dall’Easa (Agenzia europea per la sicurezza aerea) la type certification, che garantisce la rispondenza di un “prodotto aeronautico” ai requisiti previsti dalle norme in vigore. Ha un motore alimentato a batteria da 78 cavalli, che consente una velocità massima di 181 chilometri l’ora, con 55 minuti di autonomia. «È semplicissimo da guidare» garantisce Romagnolli. «Da 25 bottoni si passa a quattro interruttori, quasi come un videogioco. Si accende e si va». È perfetto per le scuole di volo, che dalla Francia alla Svizzera ne hanno già ordinati 150 esemplari in pochi mesi: costa 180 mila euro (più Iva), poco più del gemello con il motore a scoppio, ma garantisce un grande risparmio sui costi operativi: niente carburante, manutenzioni ogni duemila ore di volo (contro le cento ore di un pari modello con motore a scoppio). E soprattutto nessun rumore: dettaglio non indifferente, anche per chi abita nelle vicinanze delle scuole di volo.

Il problema delle batterie

Ora il problema è passare dal piccolo al grande, dal biposto all’aeromobile da 200-300 passeggeri in grado di coprire un volo di linea (il prossimo step sarà la sperimentazione su velivoli con 19 posti passeggeri). I problemi principali per un’applicazione immediata sulle rotte civili sono essenzialmente tre: la bassa intensità energetica delle batterie, il loro peso e i tempi di ricarica.

«Le batterie oggi più performanti hanno un’energia specifica che si aggira tra i 100 e i 250 Wh/kg, vale a dire una frazione minima rispetto al cherosene, che sviluppa circa 13 mila Wh/kg» spiega Paolo Trucco, docente di sistemi industriali della School of Management del Politecnico di Milano. «Le stime indicano che, per poter avere un aereo di linea a propulsione anche solo ibrida (cioè sia elettrico sia a combustione di carburante liquido), l’intensità energetica delle batterie dovrà essere almeno pari a 750 Wh/kg. Un risultato che, verosimilmente, non verrà raggiunto prima della fine del 2035. E, quando avverrà, comunque l’autonomia dell’aereo elettrico sarà fortemente ridotta, non molto superiore ai mille chilometri. Vuol dire che gli aerei a pura propulsione elettrica potranno operare soltanto voli a corto raggio».
Al momento i prototipi di aerei elettrici di linea in fase di sviluppo più avanzato sono due: il Wright One (progetto frutto di una collaborazione tra EasyJet e la start-up americana Wright Electric) e il Ce-Liner (sponsorizzato dall’istituto di ricerca tedesco Bauhaus Luftfahrt). Il primo potrebbe essere pronto per il 2030 (traguardo ambizioso), l’altro nel 2035.

L'alternativa possibile

In realtà un’alternativa all’elettrico ci sarebbe, e si chiama idrogeno.  Airbus, colosso europeo nella costruzione di aeromobili, sta puntando tutto su questa soluzione e pochi mesi fa ha presentato tre modelli del progetto ZEROe (zero emissioni): sagome avveniristiche, motori a turboelica (a vista) o a turbofan (più eliche all’interno di un alloggiamento), e diverse capienze (tra i 100 e i 400 passeggeri). Tutti hanno motori alimentati a idrogeno liquido (LH2) e dunque a zero emissioni. I vantaggi: l’idrogeno ha una densità di energia per chilogrammo tre volte più alta del cherosene. Si stima quindi che un aereo a idrogeno possa consumare il 65 per cento in meno rispetto a uno in uso adesso. E la combustione non produce scarto, se non sotto forma di vapore acqueo. Di contro, l’idrogeno liquido è altamente infiammabile e, poiché è molto leggero, la sua densità energetica per volume molto inferiore a quella del cherosene: quindi i serbatoi dovrebbero essere assai più capienti di quelli attuali. L’ingegner Romagnolli non ha dubbi: «Il cavallo giusto al momento è l’idrogeno. L’elettrico, per crescere e diventare un’alternativa credibile, deve diminuire il peso delle batterie e aumentare le prestazioni energetiche. Ma il litio, è stato ormai “spremuto”. Servirebbe altro, che oggi ancora non conosciamo. L’idrogeno invece è già disponibile».

Si parte con le merci

Insomma, serviranno ancora anni di ricerca e di sperimentazioni, che partiranno dal trasporto merci, meno rischioso e di conseguenza con una normativa meno severa (sulle “merci in volo” è da segnalare il progetto di Leonardo, con l’avvio delle prove di volo, in un contesto urbano, di un drone a propulsione elettrica dal peso di 130 chili con un carico di 25 chili). Ma nel frattempo avverrà comunque un passaggio fondamentale.
«Qualunque sarà la tecnologia dominante nel futuro della propulsione aerea, prima di una definitiva dismissione dei propulsori a combustibile fossile si passerà inevitabilmente per uno step intermedio, più o meno transitorio, rappresentato dall’utilizzo di aerei ibridi» sostiene ancora l’ingegner Paolo Trucco. «Il doppio sistema di alimentazione permetterà, in diverse fasi del volo, di sfruttare l’energia elettrica fornita dalle batterie e l’uso del combustibile liquido. E questo potrebbe essere un blend di cherosene e biocarburanti (e-fuel), non fossili ma derivati da materie prime alternative, come i rifiuti organici urbani e i residui agricoli, che permettono di ridurre fino all’80 per cento le emissioni di gas serra».

Sul Venerdì del 28 maggio 2021