Gli scenari

Nell’analizzare il TCO chilometrico dell’auto ad ammoniaca saranno presi in considerazione due diversi scenari corrispondenti ai due principali processi di sintesi dell’ammoniaca, ovvero:

• SCENARIO 1: produzione di ammoniaca tramite steam reforming di gas naturale per mezzo del noto processo Haber – Bosch;

particolare da energia eolica) attraverso il processo di elettrolisi.

Come sappiamo queste sono le due principali metodologie con cui è possibile ottenere ammoniaca a partire dalle sue due sostanze componenti, ovvero l’idrogeno e l’azoto. Il primo scenario fa riferimento al processo più tipicamente usato per la sintesi dell’ammoniaca 153, il quale consiste nel far reagire l’idrogeno proveniente da steam

reforming del metano con l’azoto estratto tramite una ASU (Air Separation Unit)

dall’aria utilizzando un catalizzatore a base di ferro. Il riferimento per l’analisi sarà, in particolare, un impianto con una capacità produttiva di 1800 tonnellate di ammoniaca al giorno. Il processo in questione ha lo svantaggio di essere molto inquinante in quanto utilizza, come materia prima per ottenere l’idrogeno, un combustibile fossile contenente carbonio come il metano (CH4), per cui produce un livello elevato di emissioni di

anidride carbonica (CO2). A causa di ciò potrebbe sembrare incoerente la scelta di

alimentare i veicoli con ammoniaca prodotta tramite questo processo, in quanto si creerebbe un veicolo che non inquina ma che non può essere definito uno “zero

emission vehicle” in quanto utilizza un combustibile la cui sintesi genera elevati livelli

di emissioni di anidride carbonica. Per affrontare questo problema spesso gli impianti di produzione di ammoniaca vengono integrati con impianti di produzione di urea (CO(NH2)2), i quali utilizzano l’anidride carbonica come materia prima: in questo modo

si evitano le emissioni inquinanti in quanto l’anidride carbonica viene incanalata nella produzione di urea e quest’ultima emette, come sottoprodotto, solo acqua pulita.

Il secondo scenario fa riferimento alla principale alternativa “ecologica” al processo di sintesi appena esposto, ovvero all’utilizzo di energie rinnovabili. In particolare nell’ambito della nostra analisi si farà riferimento all’energia eolica prodotta da una turbina eolica da 1,65MW: con l’elettricità generata dalla turbina viene effettuata l’elettrolisi dell’acqua per produrre idrogeno il quale viene poi combinato con l’azoto estratto tramite una ASU dall’aria, per ottenere ammoniaca. In questo caso, quindi, l’unico sottoprodotto della reazione è l’ossigeno, e non l’anidride carbonica: per questo si parla di produzione “ecologica”. Come si vede, la seconda parte del processo coincide col processo Haber-Bosch, poiché la fondamentale differenza tra i due riguarda la prima                                                                                                                

153 _{Oggi infatti l’85% circa della produzione mondiale di ammoniaca si basa sullo} steam reforming di gas naturale ed avviene per mezzo del noto processo Haber-Bosch,

processo ad alta intensità di energia e di risorse. Per approfondimenti su questo processo si veda il paragrafo 1.3.3 del primo capitolo.

fase di sintesi dell’idrogeno (che dovrà poi essere usato come materia prima per la sintesi dell’ammoniaca): in un caso esso viene ottenuto dal metano per steam reforming con conseguente emissione di anidride carbonica, nell’altro dall’acqua per elettrolisi senza alcuna emissione inquinante 154.

L’esistenza di questi due diversi scenari inciderà, nell’ambito dell’analisi del TCO chilometrico dell’auto ad ammoniaca, solo a livello della componente di costo relativa al carburante in quanto l’unica differenza fra i due riguarderà il valore dell’ipotetico “prezzo alla pompa” dell’ammoniaca come combustibile per autotrazione 155.

L’introduzione di questi due scenari ci permetterà di ottenere due diversi valori di TCO chilometrico dell’auto ad ammoniaca, i quali si differenzieranno solo per la componente “costo del carburante”: il loro confronto con i valori di TCO ottenuti per i veicoli tradizionali ci permetterà di valutare in che misura lo stesso metodo di sintesi dell’ammoniaca influisca sulla convenienza economica dell’utilizzo della stessa come combustibile per autotrazione ed in particolare quale dei due scenari risulti più competitivo rispetto alla situazione di mercato.

3.3.2 Prezzo di acquisto e valore residuo

La prima componente di costo da includere nel TCO chilometrico dell’auto bi-fuel a benzina ed ammoniaca è, come nel caso dei veicoli tradizionali, quella relativa al prezzo di acquisto iniziale del veicolo sul mercato ed al valore residuo dello stesso al termine dei cinque anni di utilizzo.

Per quanto riguarda il primo elemento, ovvero il prezzo di acquisto iniziale, in questo caso non possiamo fare riferimento ad un prezzo di listino “chiavi in mano” di un certo modello di auto alimentata ad ammoniaca in quanto, appunto, questo tipo di motorizzazione non risulta attualmente esistente e disponibile sul mercato per l’acquisto. Di conseguenza, facendo riferimento ad un modello ipotetico ed ideale di                                                                                                                

154 _{Per approfondimenti su questo metodo “ecologico” di sintesi dell’ammoniaca si veda}

il paragrafo 1.3.3 del primo capitolo.

155 _{Come si intuisce, infatti, le altre componenti di costo non saranno influenzate dal}

tipo di processo produttivo svolto per ottenere l’ammoniaca utilizzata per alimentare il veicolo: a prescindere dal processo di sintesi, infatti, il prodotto finito (ovvero il “combustibile ammoniaca”) sarà il medesimo e quindi tutti gli aspetti del veicolo tipici di un funzionamento ad ammoniaca rimarranno allo stesso modo invariati.  

auto, dovremo cercare di stimare, nel modo più oggettivo e realistico possibile, anche un ipotetico prezzo di vendita di questo. Dovremo, cioè, cercare di capire a quale prezzo potrebbe essere introdotta e venduta nel mercato automotive un’auto bi-fuel alimentata a benzina ed ammoniaca. Per far ciò si è deciso di realizzare un’analisi di tipo incrementale a partire dal prezzo di un’autovettura a benzina ed aggiungendo a questo il costo relativo alle modifiche 156 che è necessario apportare a quest’ultima per adattarla ad un funzionamento e ad un’alimentazione mista a benzina ed ammoniaca, più un certo margine di profitto trattenuto dalla stessa casa automobilistica produttrice.

A questo proposito le principali modifiche richieste per adattare un veicolo a benzina ad un funzionamento prevalente ma non esclusivo ad ammoniaca, che emergono dallo studio della letteratura sull’argomento 157, riguardano:

• il sistema di stoccaggio, tubazioni ed iniezione che, a causa dell’aggressività chimica dell’ammoniaca, deve essere composto da una componentistica ad hoc in acciaio inox e sottoposta ad processo di copertura con nickel;

• il motore in cui, accanto agli iniettori della benzina, devono essere aggiunti gli elettro-iniettori per l’immissione dell’ammoniaca al suo interno.

In entrambi i casi la consulenza di Ingegneri esperti in materia ha mostrato come queste modifiche siano assimilabili a quelle richieste per la trasformazione di un’auto a benzina in un bi-fuel a benzina o GPL, in quanto ammoniaca e GPL presentano caratteristiche e comportamenti molto simili come combustibili. In particolare:

• per quanto riguarda il sistema di stoccaggio, tubazioni ed iniezione il numero ed il tipo di componenti da aggiungere alla versione originale a benzina sono le stesse in quanto entrambi vengono stoccati in forma liquida a pressioni basse, all’incirca pari a 8 bar, e poi trasformati in gas poco prima di iniettarli nel motore: quindi la componentistica è, in entrambi i casi, una componentistica che deve resistere a pressioni limitate (molto diversa, per esempio, da quella relativa al metano che invece deve resistere a pressioni molto elevate, pari a circa 200                                                                                                                

156 _{Questo costo sarà ottenuto come somma del costo dei materiali, della manodopera e}

del margine del costruttore dell’impianto che realizza la trasformazione.

157 _{Per un approfondimento si veda la sezione tecnico-ingegneristica sviluppata nel}

bar);

• per quanto riguarda gli iniettori per l’immissione dell’ammoniaca da aggiungere sul motore questi sono iniettori di tecnologia GPL in quanto il tipo di iniezione all’interno del motore è la stessa.

Pertanto possiamo concludere che, dal punto di vista costruttivo, la trasformazione di un veicolo a benzina in un bi-fuel a benzina ed ammoniaca è assimilabile a quella in un bi- fuel a benzina – GPL, per numero e tipologia di componenti aggiuntive. L’unica differenza riguarda il fatto che nel caso dell’ammoniaca, trattandosi di una sostanza chimica molto aggressiva, è necessario utilizzare una componentistica ad hoc in termini esclusivamente di materiali, ovvero componenti in acciaio inox sottoposte preventivamente ad un processo di nickelatura per evitare che siano rapidamente erose dall’ammoniaca. A causa di questi particolari materiali la trasformazione ad ammoniaca comporta un costo maggiore rispetto alla trasformazione a GPL, anche se la struttura finale del veicolo è la medesima.

Il valore finale di prezzo di acquisto dell’ipotetica auto ad alimentazione mista benzina e ammoniaca (valido, peraltro, per entrambi gli scenari) è stato ottenuto sommando al prezzo di acquisto della Fiat Punto a benzina (14.000 €) il costo relativo alla trasformazione in bi-fuel benzina-GPL, a sua volta maggiorato in conseguenza dei particolari materiali richiesti dall’aggressività dell’ammoniaca, ed il margine di profitto del costruttore dell’impianto e della Fiat stessa. Non riuscendo, però, ad ottenere alcuna collaborazione da parte dei due principali costruttori di impianti a GPL (e fornitori di primo equipaggiamento per diversi costruttori), siamo dovuti ricorrere ai soli dati reperibili online sul sito di uno di questi 158. Sulla base di questi dati e grazie alla collaborazione dell’Ing. Franco De Angelis di EDI Progetti e Sviluppo, il quale ha fornito una preziosa consulenza in merito all’ipotetico incremento di questi costi nel caso di un bi-fuel a benzina e ammoniaca, è stato possibile elaborare una stima dell’ipotetico prezzo di acquisto di questo tipo di vettura, possibile oggetto di commercializzazione in futuro. E’ dunque opportuno sottolineare che, pur essendo un valore stimato a partire da considerazioni e conoscenze tecnico-ingegneristiche                                                                                                                

158 _{Si tratta dell’azienda Landi Renzo, ovvero il fornitore che realizza la trasformazione}

in bi-fuel a benzina-GPL del modello di Fiat Punto da noi analizzato nella sezione precedente per conto della Fiat. Cfr. http://www.landi.it/ita/Costo-impianto-a-gas-costo-impianti-gpl-e-

oggettive, si tratta comunque di un prezzo stimato soggettivamente in assenza di riferimenti ufficiali ed oggettivi in merito, vista l’inesistenza del prodotto di riferimento. Procedendo per step successivi consideriamo, intanto, il costo di conversione di un’auto a benzina in un bi-fuel a GPL che viene dichiarato da Landi Renzo per un sistema ad iniezione 159, pari a circa 1.800 € (questo, essendo il costo dichiarato dal costruttore, comprende al suo interno sia il costo dei materiali che quello della manodopera ed anche un margine di profitto dell’azienda costruttrice, nello specifico Landi Renzo). Per mantenere l’omogeneità dell’analisi abbiamo confrontato questo dato con il differenziale di prezzo esistente fra la versione di Fiat Punto a benzina e quella a GPL, pari a 2.000 € in base ai prezzi di listino. Questo significa che, oltre al margine trattenuto dal costruttore che ha realizzato la trasformazione, è stato aggiunto un ulteriore margine di 200 € da parte della Fiat, pari all’11% circa del costo dell’impianto. Rispetto a questo costo di conversione per un funzionamento a GPL è necessario aggiungere, nel caso di una conversione ad ammoniaca, un incremento di costi dovuto alla necessità di utilizzare materiali più pregiati (nello specifico acciaio inox e nickel) a causa della forte aggressività chimica dell’ammoniaca. A questo riguardo l’Ing. De Angelis di EDI ci ha fornito una stima dell’incremento di costi relativo alla trasformazione in bi-fuel a benzina e ammoniaca con riferimento ad un'autovettura dotata di un motore a 4 cilindri di cilindrata compresa tra 1200 - 1800 cc circa 160: questo “plus” rispetto ad una trasformazione GPL può variare dai 700 ai 1.000 €. Ragionando in una logica prudenziale consideriamo, per i nostri calcoli, il limite superiore di questo intervallo ovvero ipotizziamo che il costo di una trasformazione ad ammoniaca sia pari nel complesso ai 1.800 € relativi al GPL più ulteriori 1.000 € per i particolari materiali utilizzati nel caso dell’ammoniaca, per un totale di costo di conversione di 2.800 €. A questo costo (che come nel caso del GPL è da considerarsi comprensivo di costo dei materiali, costo della manodopera e margine di profitto dell’azienda costruttrice) è necessario infine aggiungere un ulteriore margine dell’11% trattenuto dal produttore del veicolo originario, giungendo così ad un costo complessivo della trasformazione ad ammoniaca pari a: 2.800 € * (1 + 0,11)= 3.108 €. A questo                                                                                                                

159 _{L’alternativa, composta da sistemi con miscelatore, è stata tralasciata in quanto si}

tratta di sistemi che non rappresentano più lo stato dell’arte e che quindi non sono più utilizzati nelle autovetture moderne.

160 _{Quindi il tipo di veicolo considerato per la trasformazione in bi-fuel a benzina e}

ammoniaca è perfettamente in linea con quelli analizzati nella sezione precedente, ovvero un’utilitaria con prezzo inferiore ai 20.000 € come la Fiat Punto.

punto è sufficiente aggiungere questo valore al prezzo di listino della versione di Fiat Punto a benzina considerata nella prima parte dell’analisi, per ottenere l’ipotetico prezzo di acquisto della nostra auto bi-fuel a benzina e ammoniaca: il prezzo di acquisto da noi stimato per una possibile futura “Fiat Punto bi-fuel ad ammoniaca” è, quindi, 14.000 € + 3.108 € = 17.108 € 161.

Per quanto riguarda il valore residuo, ovvero il valore posseduto dall’ipotetica auto ad ammoniaca al momento della rivendita sul mercato dell’usato dopo un periodo di utilizzo di cinque anni, il procedimento di calcolo è lo stesso visto nella sezione precedente relativa ai veicoli tradizionali. Per mantenere l’omogeneità dell’analisi, infatti, anche per l’ammoniaca utilizzeremo l’approccio delle percentuali fisse di svalutazione in quanto, trattandosi di un’analisi prospettica, non possiamo conoscere il reale stato di usura del veicolo a quella data 162. Riprendendo le percentuali proposte nel paragrafo 3.2.1 possiamo stimare il valore residuo semplicemente calcolando il 35% del prezzo di acquisto iniziale, in quanto è questa la percentuale di svalutazione ipotizzata dopo cinque anni dall’acquisto. Il valore residuo (anch’esso valido per entrambi gli scenari considerati) risulta, quindi:

17.108€ ∗ 0,35 = 5.987,8€    .

161 _{In passato era diffusa l'usanza di acquistare un automobile a benzina e portarla in}

seguito a modificare da meccanici locali che applicavano sul motore kit di trasformazione per gas prodotti dai già citati Landi Renzo, BRC ecc. In molti casi, però, si andava così incontro ad una perdita di affidabilità del motore a causa di una serie di problemi a valvole e testata. Per evitare questi problemi attualmente le vetture escono già dalla fabbrica con impianto a gas incorporato e con un motore appositamente modificato per un corretto funzionamento a gas (per esempio attraverso l’utilizzo di materiali specifici nelle testate). Per realizzare queste modifiche il costruttore sostiene costi di sviluppo iniziali che poi si ripartiscono fra tutte le unità di veicoli a gas prodotte ed entrano a far parte del prezzo di vendita finale del veicolo. Siamo consapevoli che anche il per il motore ad ammoniaca, nell'ottica di una durata motore paragonabile a quella dei motori a metano e GPL, sarà necessario riprogettare alcune componenti (presumibilmente valvole, sedi valvole e segmenti di tenuta dei pistoni) con un conseguente incremento dei costi di sviluppo da ripartire fra tutti gli esemplari prodotti. Lo stato dell’arte attuale però rende difficile la stima di questo “plus” di costi in quanto le stesse modifiche richieste sono ancora da approfondire: in questa lavoro si è, quindi, deciso di tralasciare questo aspetto in quanto sono necessari ulteriori studi a livello tecnico-ingegneristico in merito.

162 _{Questo risulta ancor più vero per l’auto ad ammoniaca in quanto, a causa della}

mancata commercializzazione, non solo non esistono dati ufficiali in merito al prezzo di acquisto del nuovo ma non esiste neanche alcun dato relativo ad una quotazione media sul mercato dell’usato.

3.3.3 Quota interessi sul capitale impiegato

Questo paragrafo è dedicato alla stima della seconda componente di costo inclusa nel calcolo del TCO del veicolo ad ammoniaca, ovvero quella relativa alla quota di interessi maturata sul capitale impiegato per l’acquisto dell’auto nei cinque anni di utilizzo della stessa. Anche in questo caso la spesa per interessi sarà proporzionale al prezzo di acquisto iniziale del veicolo in quanto sarà calcolato tramite l’applicazione di un determinato tasso d’interesse sul valore del capitale impiegato, all’inizio dei cinque anni, proprio per coprire quel prezzo di acquisto originario. Quindi, nell’economia del confronto fra auto ad ammoniaca e veicoli tradizionali, questa componente non fornirà un grande contributo in quanto ricalcherà la differenziazione in termini di prezzi di acquisto fra i veicoli. Inoltre anche questa componente è unica per entrambi gli scenari in quanto il tipo di processo di sintesi dell’ammoniaca non incide, naturalmente, né sul prezzo di acquisto della stessa né sugli interessi maturati sul capitale impiegato per l’acquisto in questione.

Per mantenere l’omogeneità dell’analisi considereremo la stessa modalità di acquisto ipotizzata per i veicoli tradizionali, che poi è la più realistica in quanto rappresenta la forma comunemente utilizzata in Italia per l’acquisto dei veicoli: prevedremo, cioè, che per il 15% del prezzo di acquisto dell’auto venga utilizzato capitale proprio dell’acquirente (nella forma di un acconto iniziale sul prestito contratto) e per il restante 85% venga utilizzato capitale di terzi reperito presso istituti di credito (nella forma di un prestito finalizzato all’acquisto dell’auto da rimborsare nei cinque anni a venire con un piano di ammortamento a rate costanti o “alla francese” e con un tasso di interesse costante).

Possiamo, quindi, già calcolare l’ammontare di capitale proprio e di capitale di terzi utilizzati per l’acquisto:

• 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙𝑒  𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑜 = 0,15 ∗ 17.108  € = 2.566,2  € • 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙𝑒  𝑑𝑖  𝑡𝑒𝑟𝑧𝑖 = 0,85 ∗ 17.108  € = 14.541,8  €   .

La metodologia che seguiremo per il calcolo della quota d’interessi maturati nei cinque anni di possesso del veicolo sarà identica rispetto alla prima parte dell’analisi. Distingueremo, cioè, la quota interessi maturata sul capitale proprio da quella maturata sul finanziamento contratto in quanto, non solo il capitale su cui calcolare gli interessi è

diverso, ma sono diversi anche i tassi di interesse e le formule da applicare per il calcolo poiché, in sintesi, diversa è la natura stessa di questi interessi: riguardo all’impiego di capitale proprio dovremo calcolare il costo opportunità 163, ovvero il rendimento che il denaro utilizzato per comprare l’auto avrebbe garantito se fosse stato investito in modo fruttifero anziché speso per l’acquisto in questione, e quindi dovremo utilizzare un tasso di rendimento; riguardo invece al prestito dovremo calcolare l’ammontare di interessi passivi da pagare sul finanziamento ricevuto fino a completa restituzione del capitale e quindi dovremo utilizzare un tasso di interesse passivo.

Procedendo per ordine iniziamo col calcolare la quota di interessi maturata sul capitale

proprio impiegato, ovvero su quei 2.566,2 € pagati come acconto al momento

dell’acquisto. La formula da utilizzare è la stessa evidenziata nel paragrafo 3.2.2 ovvero quella relativa alla capitalizzazione composta del capitale iniziale per un periodo temporale di cinque anni, parzialmente modificata in modo da ricavare solo la quota di interessi maturata sulla somma e non l’intero montante disponibile a scadenza. Si ricorda che la formula è la seguente:

𝐼!" = 𝐶𝑃 ∗ 1 + 𝑟 !  − 𝐶𝑃

dove:

• ICP è la quota di interessi maturata sul capitale proprio utilizzato per l’acquisto;

• CP è l’ammontare di capitale proprio utilizzato per l’acquisto iniziale dell’autovettura;

• r è il tasso di rendimento su base annua del capitale (lo stesso utilizzato nella prima parte dell’analisi, pari al 3,7925%) 164.

Conoscendo tutti gli elementi della formula è possibile calcolare la quota di interessi maturata sul capitale proprio impiegato nei cinque anni di utilizzo dell’auto, pervenendo ad un valore di: 𝐼_!" = 2.566,2€ ∗ 1 + 0,037925 !  _{− 2.566,2€ = 524,95  €  .}

163 _{Per un approfondimento sul concetto di costo opportunità si veda la nota 58 del}

capitolo precedente.

164 _{Questo valore è stato ottenuto come media tra il rendimento effettivo medio di alcuni}

titoli di Stato e obbligazioni italiane a tasso fisso con durata residua da 3 a 5 anni per l’anno 2015, pari al 3,7925%. Elaborazione dati ottenuti da MBRES, Ufficio studi MedioBanca, disponibili online al sito http://www.mbres.it/sites/default/files/resources/download_ it/US_id_04.pdf (sito consultato il 4 novembre 2015).

Passiamo adesso a calcolare la quota di interessi maturata sul capitale di terzi ovvero la