Capitolo 2. Introduzione all’analisi economica: finalità
2.3 L’impostazione dell’analisi economica
2.3.2 Le ipotesi alla base dell’analisi
Trattandosi di un’analisi economica riguardante un fenomeno alquanto esteso, è necessario impostare alcune ipotesi di base a cui ricondurci in modo da poter circoscrivere il fenomeno quel tanto che basta per ottenere risultati significativi. Le ipotesi alla base sono state poste in modo tale da garantire risultati il più possibile realistici ed aggiornati.
Innanzitutto, per quanto riguarda le tipologie di auto ad alimentazione “tradizionale”, verranno prese a riferimento quattro versioni (corrispondenti a quattro diversi tipi di alimentazione, appunto) dello stesso modello di auto: una Fiat Punto 4a serie modello Street. La scelta della Fiat Punto per il calcolo del total cost of ownership delle possibili
alternative all’auto ad ammoniaca è stata guidata da due fattori: in primis si tratta di una delle utilitarie più diffuse in Italia ed inoltre è disponibile in tutte e quattro le versioni (ovvero alimentazioni) oggetto di questo studio. Questa scelta ci consentirà di avere a disposizione dati omogenei e confrontabili in quanto le quattro autovetture considerate nell’analisi appartengono tutte allo stesso marchio e modello e quindi possiamo presumere che le differenze rilevate tra di esse siano dovute solo (o principalmente) al tipo di alimentazione scelta (e a tutte le relative conseguenze a livello di motore e componentistica). In particolare le quattro vetture che saranno oggetto d’analisi sono:
-‐ per la versione a benzina la Fiato Punto 1.2 8V 5p. Street -‐ per la versione diesel la Fiat Punto1.3 MJT II 75CV 5p. Street -‐ per la versione a GPL la Fiat Punto 1.4 8V 5p. Easy Power Street -‐ per la versione a metano la Fiat Punto 1.4 8V 5p. Natural Power Street .
Se da una parte questa scelta gioverà all’omogeneità ed alla coerenza dei dati confrontati nell’analisi, dall’altra condurrà a risultati soltanto parziali ovvero limitati ad
un confronto in termini di convenienza economica fra questo specifico modello di Fiat Punto (nelle varie versioni) ed un’ipotetica auto ad ammoniaca. Tuttavia l’analisi ed il confronto non sarebbero possibili se non si prendesse a riferimento uno specifico modello di auto già esistente sul mercato in quanto altrimenti le varie componenti di costo sopra elencate non potrebbero assumere una veste quantitativa precisa ed oggettiva (poiché non riferite ad alcuna auto in particolare). Quindi è importante riconoscere la parzialità di questa analisi, pur consapevoli che, anche nella loro parzialità, i risultati saranno comunque indicativi della convenienza o meno dell’introduzione sui mercati dell’utilizzo dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione e quindi manterranno una loro significatività.
In figura 2.2 si riporta un’immagine del modello di Fiat Punto in questione.
Per quanto riguarda, invece, l’auto alimentata ad ammoniaca le difficoltà nel calcolo di un valore attendibile di TCO aumentano in quanto, come sappiamo, si tratta di un tipo di motorizzazione ancora inesistente e non commercializzata sui mercati e di cui, di conseguenza, non si hanno a disposizione dati certi di costo. Per effettuare l’analisi dei costi relativi all’utilizzo dell’ammoniaca per autotrazione, quindi, dovremo elaborare stime e congetture riguardo ai dati basandoci su ipotesi il più possibile aderenti a quella che potrebbe essere la realtà di un eventuale veicolo alimentato ad ammoniaca.
A questo proposito la scelta più realistica per quanto riguarda il veicolo da prendere in considerazione per l’analisi non può che ricadere su un veicolo bi-fuel ovvero ad
alimentazione mista a benzina ed ammoniaca, in quanto attualmente risulta l’unica
versione realizzabile di auto ad ammoniaca 106.
L’ipotesi di un’auto alimentata esclusivamente ad ammoniaca, infatti, rappresenta ad oggi una possibilità alquanto remota viste le attuali conoscenze tecnologiche al riguardo, ancorché teoricamente realizzabile. Come evidenziato nel capitolo precedente,
106 In base alle conoscenze tecnologiche attuali, infatti, gli esperti in materia ritengono
che dovranno passare vari anni prima che questa motorizzazione possa lasciare il passo ad un’alimentazione esclusiva ad ammoniaca.
infatti, l’ammoniaca possiede tutte le caratteristiche per essere utilizzata come principale combustibile per l’alimentazione dei veicoli ma, a causa delle sue limitate proprietà di combustione, necessita di un “promotore di combustione” che funga da innesco: la migliore sostanza da utilizzare a questo scopo, per ottenere un veicolo totalmente “green”, è l’idrogeno il quale potrebbe essere ottenuto direttamente dall’ammoniaca attraverso un reattore per il cracking termico di quest’ultima montato a bordo del veicolo. Quella appena descritta costituisce una possibilità reale in termini teorici ma la sua concreta realizzazione necessita di ulteriori studi e sviluppi tecnologici riguardo al reattore catalitico menzionato: questo strumento, infatti, non è ancora stato commercializzato e l’unico esemplare esistente è un prototipo mai industrializzato sviluppato nell’ambito del progetto SAVIA 107. I tempi per l’introduzione sul mercato di un veicolo alimentato esclusivamente ad ammoniaca, quindi, sono molto lunghi per cui non ci pare opportuno sviluppare un’analisi dei costi su questo tipo di veicolo.
I tempi invece sono maturi per l’introduzione sui mercati di un’auto ad alimentazione mista a benzina ed ammoniaca, dove l’ottimale combustione è garantita dall’utilizzo della benzina come innesco e per cui a livello tecnologico tutta la componentistica necessaria è nota e già in commercio: questo tipo di veicolo costituisce ad oggi la motorizzazione più verosimile per un’auto ad ammoniaca in quanto realizzabile e commercializzabile in tempi brevi.
I costi relativi a questa autovettura verranno stimati secondo una logica incrementale sulla base dei costi relativi agli attuali veicoli a benzina (la quale costituisce la base di partenza per l’ottenimento del veicolo bi-fuel) ed a GPL (viste le numerose similitudini fra quest’ultimo e l’ammonica, che verranno specificate nel capitolo seguente).
A livello di inquinamento ambientale questo veicolo non potrà eguagliare i livelli del veicolo alimentato solo ad ammoniaca e quindi non sarà un veicolo completamente verde, ma presenterà livello di emissioni inquinanti comunque inferiori rispetto ad un veicolo tradizionale a benzina 108.
107 Trattandosi esclusivamente di un prototipo, inoltre, i costi effettivi del reattore
sarebbero di difficile quantificazione: non sarebbe corretto fare riferimento ai costi di questo prototipo in quanto molto più elevati rispetto a quelli ottenibili in futuro con una produzione in serie (che peraltro è l’unica modalità coerente con una futura commercializzazione di questo tipo di tecnologia). Riguardo al Progetto SAVIA si veda il capitolo precedente, paragrafo 1.3.5.
108 Questo perché il quantitativo di benzina (sostanza con livelli di emissioni inquinanti
elevate) presente nel serbatoio sarà limitato al minimo necessario per ottenere una combustione ottimale.
Basandoci su questa ipotesi, il dato finale di total cost of ownership dell’auto ad ammoniaca sarà un dato stimato in modo realistico ma costituirà, per quanto plausibile, pur sempre un’approssimazione della realtà in quanto il veicolo oggetto d’analisi non è ad oggi ancora esistente.
Inoltre, sempre per garantire l’omogeneità e di conseguenza la confrontabilità dei dati di costo analizzati per le varie tipologie di auto (a benzina, diesel, GPL, metano e ammoniaca), dobbiamo porre ipotesi anche riguardo all’intervallo temporale di utilizzo ed ai chilometri percorsi dal veicolo, oltreché ad alcune caratteristiche personali del soggetto utilizzatore.
L’intervallo temporale preso a riferimento per l’analisi sarà in tutti i casi un periodo di
cinque anni: si ipotizzerà, quindi, che dal momento dell’acquisto al momento della rivendita passino cinque anni. La scelta, in questo caso, è stata motivata dalla necessità di considerare un periodo di tempo sufficientemente lungo per permettere un consistente ammortamento dei costi iniziali, ma non eccessivamente ampio in modo da far si che il veicolo ricopra comunque un valore residuo rilevante al momento della rivendita. I chilometri percorsi dall’auto saranno stimati pari a 15.000 km all’anno in quanto questa costituisce la percorrenza chilometrica media italiana 109. Come anticipato nella sezione dei consumi di carburante, ipotizzeremo che il percorso sia un misto fra ciclo urbano ed extraurbano, secondo delle percentuali che saranno specificate nel prosieguo del lavoro.
Per il calcolo del costo annuale di assicurazione, inoltre, è necessario introdurre altre ipotesi sia riguardo al tipo di autovettura considerata che riguardo al soggetto utilizzatore, ovvero:
-‐ anno di acquisto e di prima immatricolazione dell’auto: 2015 -‐ località, ossia luogo di residenza dell’assicurato: Pisa, Toscana
-‐ soggetto utilizzatore maschio, 40 anni, non più neopatentato, coniugato con figli a carico minori di 17 anni, laureato e con professione impiegatizia, con due o più
109 Questa informazione è stata ottenuta da esperti del settore automotive e confermata
da: CODEGONI A., MENEGHELLO G., Quanto conviene oggi l’auto elettrica?, 2014, Qualenergia, http://www.qualenergia.it/articoli/20141021-quanto-conviene-oggi-auto-elettrica (sito consultato il 2 novembre 2015).
auto possedute dal nucleo familiare ma guidate solo da soggetti con più di 26 anni.
Come risulta da queste ipotesi, l’analisi sarà time e town-specific ovvero sarà, come naturale, riferita ad un preciso intervallo temporale e ad una specifica località geografica (questo è necessario in quanto sia l’importo dell’assicurazione che quello del bollo auto variano da regione a regione e quindi per poterne determinare un importo preciso è necessario scegliere il luogo di residenza).
Riassumendo, l’obiettivo del prossimo capitolo sarà quello di determinare il costo totale di possesso sotto forma di costo chilometrico con riferimento ad una Fiat Punto 4a serie modello Street nelle versioni a benzina, diesel, GPL e metano e ad una ipotetica auto bi-
fuel alimentata a benzina ed ammoniaca, acquistata sul mercato del nuovo nell’anno 2015 contraendo un prestito e pagando subito un acconto in contanti per una parte del valore, utilizzata per un periodo di tempo di cinque anni con una percorrenza media di 15.000 km all’anno (mista urbana ed extraurbana) da un uomo di 40 anni residente in Toscana ed infine rivenduta sul mercato dell’usato al termine del quinto anno di utilizzo verso il pagamento di un prezzo pari al suo valore residuo 110.
Infine, per concludere questa sezione riguardo alle ipotesi poste alla base dell’analisi, è opportuno sottolineare che i valori finali di total cost of ownership delle varie tipologie di veicoli ai quali perverremo non saranno valori del tutto oggettivi poiché, appunto, ottenuti a partire da ipotesi specifiche (peraltro a loro volta necessarie per svolgere l’analisi). Tuttavia il loro ordine di grandezza e soprattutto le differenze fra di essi saranno dati attendibili in quanto le ipotesi ed il metodo di calcolo utilizzato saranno omogenei per tutti i casi considerati. E sarà proprio sulla base di queste differenze che riusciremo a trarre alcune conclusioni in merito alla convenienza economica dell’utilizzo dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione.
110 La necessità di definire alcune ipotesi di base comuni da utilizzare per la successiva
analisi deriva sia dall’interesse nel produrre un dato di costo che possa essere considerato attendibile, sia dalla volontà di impostare e proporre una vera e propria metodologia coerente di calcolo del TCO che possa poi essere adottata in corrispondenza di diversi scenari (relativi alle varie tipologie di motorizzazioni considerate nell’analisi).
Capitolo 3. L’analisi dei costi di un’auto alimentata ad
ammoniaca: i possibili scenari
3.1 Introduzione
Questo capitolo costituisce la seconda parte della sezione più prettamente economica del lavoro ovvero la parte che riguarda l’analisi dei costi dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione, vero focus dell’elaborato. Sulla base dell’impostazione e delle ipotesi illustrate nel capitolo precedente, infatti, calcoleremo il Total Cost of
Ownership (TCO) ovvero il costo totale di possesso di un’ipotetica auto alimentata ad
ammoniaca e lo confronteremo con i valori di TCO di quattro tipologie di autovetture tradizionali per valutare, da ultimo, la convenienza e la competitività economica dell’ipotesi di utilizzo dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione.
Come anticipato nel capitolo precedente, infatti, con il termine “analisi dei costi” in questo lavoro ci si riferisce sia al mero calcolo del costo totale di possesso di un’auto ad ammoniaca, sia ad una valutazione qualitativa in merito alla sua convenienza e competitività rispetto alla situazione attuale del mercato automotive. Di conseguenza sarà necessario sviluppare, parallelamente all’analisi riguardante l’ammoniaca, anche un’analisi dei costi delle quattro tipologie di motorizzazioni più tradizionali (ovvero benzina, diesel, GPL e metano) in modo da avere un metro di paragone ovvero un
benchmark rispetto al quale valutare la fattibilità e la convenienza dell’utilizzo di
un’auto alimentata ad ammoniaca.
In particolare la prima parte del capitolo sarà dedicata, appunto, al calcolo del total cost
of ownership delle quattro tipologie di veicoli che costituiscono attualmente il
benchmark di riferimento e l’alternativa rispetto ad un ipotetico veicolo ad ammoniaca. Ci focalizzeremo, cioè, sullo stato dell’arte su questo tema in termini economici, ovvero su quella parte del settore automotive già esistente e disponibile sul mercato e per cui, quindi, i dati relativi ai vari elementi di costo sono già disponibili e certi. Considereremo, come anticipato, quattro tipologie di alimentazioni attualmente in commercio: auto a benzina, diesel, GPL e metano. Nello specifico, faremo riferimento
ad uno stesso modello di Fiat Punto disponibile in tutte e quattro le versioni: la Fiat
Punto 4a serie modello Street 111.
Si noterà che l’auto ad idrogeno è stata esclusa dall’analisi: essa non verrà, infatti, presa in considerazione come possibile alternativa rispetto all’alimentazione ad ammoniaca accanto a benzina, diesel, GPL e metano. Il motivo alla base di questa scelta è la consapevolezza del fatto che questo tipo di alimentazione non costituisce, ad oggi, una tipologia di motorizzazione che potrà essere verosimilmente commercializzata in tempi ragionevoli, anche a causa degli enormi costi collegati.
Viste le problematiche relative al suo stoccaggio 112, ed in particolare ai problemi di alta pressione e di bassa densità energetica, non è infatti realistico, ad oggi, pensare ad un suo utilizzo come sistema di alimentazione dei veicoli all’interno dei motori a combustione interna (ICE). Infatti le dimensioni ed il peso dei serbatoi necessari per contenere un quantitativo di idrogeno tale da garantire un’autonomia accettabile per i veicoli e per sopportare una pressione di almeno 400 bar (pressione minima a cui deve essere immagazzinato l’idrogeno per essere liquefatto e quindi presente in maggiore quantità in modo da garantire un’autonomia sufficiente), sarebbero eccessivi rispetto ad un utilizzo a bordo dei veicoli sia in termini di dimensioni che di costi 113.
Inoltre, pur ammettendo di poter caricare serbatoi di queste dimensioni a bordo dei veicoli, l’alimentazione di un motore ICE (Internal Combustion Engine, ovvero motore a combustione interna) ad idrogeno non costituisce al momento un’ipotesi realistica poiché, malgrado sia un ottimo combustibile, richiederebbe modifiche di natura strutturale sul motore al momento non realizzabili per quella che è la metodologia necessaria per l’iniezione dell’idrogeno nella camera di combustione: bisognerebbe usare l’iniezione diretta (simile a quella del diesel) ma attualmente nessun grande costruttore di componentistica ha mai sviluppato un iniettore per l’idrogeno utilizzabile
111 Per un approfondimento su motivazioni alla base di questa scelta e relativi limiti si
veda il paragrafo 2.3.2 del capitolo precedente.
112 A questo riguardo si veda il paragrafo 1.2 del primo capitolo.
113 Si pensi, infatti, che un serbatoio da 60 litri caricato con idrogeno a 600 bar di
pressione, ha lo stesso quantitativo energetico di un serbatoio da soli 3 litri di benzina. Quindi si capisce che, per avere un’autonomia comparabile a quella delle auto a benzina, i serbatoi di idrogeno dovrebbero avere dimensioni enormi e, di conseguenza, costi molto elevati. Cfr. ZAMFIRESCU C., DINCER I., J Power Sources, n.185, 2008, pp.459-465.
a questo scopo. 114 Al momento, infatti, non esiste un’auto ad idrogeno commercializzata in Italia.
Gli unici veicoli ad idrogeno già esistenti e disponibili sul mercato sono dotati non di motori a combustione interna (ICE) ma di celle a combustibile (fuel cells, normalmente di tipo PEMFC, acronimo di Proton Exchange Membrane Fuel Cell) alimentate ad idrogeno. Si tratta, quindi, di auto ad alimentazione elettrica dove l’elettricità è generata da queste celle a combustibile combinando l'idrogeno presente nel serbatoio con l'ossigeno presente nell'aria in modo da produrre, insieme con l’energia elettrica, una sostanza non inquinante come il vapore acqueo. Di questo tipo di veicoli, però, ne esistono veramente pochi esemplari in commercio, fra cui la Toyota Mirai, la Honda FCX Clarity e la Hunday X35.
Per cui, vista la scarsa diffusione sui mercati e la forte differenziazione in termini tecnologici rispetto agli altri veicoli analizzati in questo lavoro, al fine di garantire una certa omogeneità e realisticità dell’analisi si è deciso di escludere anche questo tipo di motorizzazione ad idrogeno.
Inoltre è opportuno sottolineare che, per quanto riguarda l’alimentazione a GPL e a metano, le autovetture considerate nell’analisi saranno bi-fuel ovvero omologate per un’alimentazione mista di tipo benzina - GPL o benzina - metano. In Italia, infatti, tutti i motori presenti sul mercato automotive che utilizzano questi combustibili alternativi sostanzialmente sono dei bi-fuel e mai veicoli alimentati esclusivamente a GPL o a metano. Tuttavia le auto bi-fuel in commercio funzionano o solo in modalità benzina o solo con il combustibile alternativo (a parte un generale avviamento iniziale a benzina), pertanto nell’ambito dell’analisi si ipotizzerà un utilizzo delle vetture bi-fuel esclusivamente a GPL o metano, tralasciando la possibilità di alimentazione a benzina.
114 A supporto della nostra scelta è importante sottolineare che molte case
automobilistiche che avevano in un primo momento deciso, stimolate da finanziamenti sia privati che governativi, di valutare la fattibilità della costruzione di autovetture ad idrogeno, si sono poi dovute arrendere annullando gli investimenti di ricerca e sviluppo in questo campo in quanto il costo di produzione si prospettava proibitivo. Il CEO di General Motors nel 2009, infatti, nell’annunciare l’annullamento degli sforzi in questo settore, ha sostenuto che «la strada per la commercializzazione di questo tipo di veicoli è ancora lontana». Si veda: Veicolo a idrogeno, Wikipedia, https://it.wikipedia.org/wiki/Veicolo_a_idrogeno (sito consultato il 4 novembre 2015).
Nella seconda parte del capitolo ci focalizzeremo, invece, sull’analisi dei costi di un’ipotetica autovettura alimentata ad ammoniaca ovvero entreremo in un mondo attualmente sconosciuto e quindi privo di riferimenti oggettivi e ufficiali in termini di costi. Questo tipo di motorizzazione, infatti, è attualmente inesistente, non commercializzata e non presente sul mercato, se non sotto forma di rare e isolate applicazioni prototipali. Parte dello scopo di questa analisi è infatti proprio quello di valutare la convenienza economica di questa “ipotesi di motorizzazione” per eventualmente stimolare investimenti da parte delle case automobilistiche finalizzati all’introduzione di un veicolo di questo tipo sul mercato.
Pertanto, per quel che riguarda l’utilizzo dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione, il calcolo del TCO sarà molto più delicato in quanto, non potendo appunto far riferimento ad uno specifico modello di auto esistente, la maggior parte dei dati di costo necessari per l’analisi non potranno essere reperiti presso fonti ufficiali ma dovranno essere stimati soggettivamente sulla base di una serie di ipotesi, in parte già presentate, il più possibile realistiche ed aderenti alla realtà. Attualmente, infatti, l’ammoniaca viene utilizzata principalmente come fertilizzante ma non come combustibile per autovetture: a causa di ciò non esiste né un “prezzo alla pompa” come carburante, né una legislazione che ne regolamenti l’utilizzo a bordo dei veicoli e le eventuali accise da applicarvi. Inoltre non esistono, appunto, autovetture alimentate ad ammoniaca disponibili sul mercato per cui mancano anche i dati relativi a: prezzo di acquisto iniziale dell’auto, assicurazione RC auto, bollo auto, manutenzione, consumi, dimensioni e forma dei serbatoi, autonomia. Tutti questi dati, necessari per il calcolo del
costo totale di possesso dell’auto ad ammoniaca, saranno stimati sulla base di alcune
ipotesi a partire dai dati relativi ai veicoli già esistenti ed alle conoscenze tecnico- ingegneristiche disponibili, frutto di ricerche sull’argomento. In particolare la consulenza sugli aspetti tecnico-ingegneristici di questa ipotetica auto ad ammoniaca è stata fornita dall’Ing. Stefano Frigo del DESTEC (Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi del Territorio e delle Costruzioni) dell’Università di Pisa e dall’Ing. Franco De Angelis di EDI Progetti e Sviluppo.
Al fine di sviluppare un’analisi realistica ed ottenere quindi risultati attendibili ed