È arrivata l’ora dell’idrogeno green

Da anni si parla di un’alternativa sostenibile alla produzione dell’idrogeno che sfrutti le rinnovabili e sia carbon zero. Ora ci credono in molti, Unione Europea compresa

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È arrivata l’ora dell’idrogeno green

Indice degli argomenti:

  • Idrogeno: cos’è e perché è interessante per il settore energetico
  • Idrogeno, produzione e “colori”: verde, grigio e blu
  • Idrogeno: i pregi e i limiti
  • Idrogeno: i programmi di sviluppo nel mondo
  • L’idrogeno: l’ambizioso progetto dell’UE e i piani di Germania e Francia
  • È l’ora dell’idrogeno. L’elemento più abbondante dell’universo è diventato fonte di interesse e di investimenti in Europa e nel mondo perché può essere la chiave “per un futuro energetico pulito, sicuro ed economico”. Già lo scorso anno la IEA – Agenzia Internazionale dell’Energia sottolineava che “l’’idrogeno pulito sta attualmente godendo di uno slancio politico e commerciale senza precedenti, con il numero di politiche e progetti in tutto il mondo in rapida espansione”.

    La pandemia Covid-19 ha di fatto accelerato piani e strategie: dall’Unione Europea alla Cina, dai piani ambiziosi della Germania e della Francia, tutti sono interessati all’idrogeno “pulito”, il cui valore di mercato globale dovrebbe raggiungere i 191,8 miliardi di dollari nel 2024.

    Le potenzialità di sviluppo per l'idrogeno green in Europa

    L’Europa può giocare un ruolo di primo piano: stime della Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking – partnership pubblico privata nata dalla sinergia tra Commissione europea, industria ed enti di ricerca – affermano che l’idrogeno in UE può arrivare a rappresentare il 24% della domanda finale di energia e contribuire a creare 5,4 milioni di posti di lavoro entro il 2050. Il potenziale generabile è di circa 2.250 TWh, quantitativo sufficiente per alimentare 42 milioni di auto di grandi dimensioni, 1,7 milioni di camion, circa un quarto di milione di autobus e più di 5.500 treni.

    Idrogeno: cos’è e perché è interessante per il settore energetico

    Primo elemento chimico della tavola periodica, l’idrogeno è il “carburante” iniziale delle stelle. Nell’universo, il 92% di ciò che si conosce è formato da idrogeno. Il suo nome significa “generatore d’acqua” e fu coniato nel tardo Settecento.

    Si può usare per produrre altri composti o come combustibile per produrre energia.

    Non solo: oggi è possibile produrre, accumulare, spostare e utilizzare l’energia in diversi modi grazie a questo elemento assai versatile. È possibile produrlo impiegando energie rinnovabili, nucleare, gas naturale, carbone e petrolio.

    Idrogeno: cos’è e perché è interessante per il settore energetico

    Può essere trasportato sotto forma di gas da gasdotti o in forma liquida dalle navi. Può essere trasformato in elettricità e metano come riscaldamento per gli edifici e può essere utilizzato nell’industria chimica, per produrre ammoniaca, concimi per l’agricoltura e prodotti petroliferi, e nell’industria metallurgica per il trattamento dei metalli.

    Idrogeno, produzione e “colori”: verde, grigio e blu

    L’idrogeno green è quello cui tende l’attenzione internazionale per la necessità di decarbonizzazione e di energy transition. Si definisce verde quello che non solo soddisfa la soglia di basse emissioni di carbonio, ma viene generato utilizzando fonti di energia rinnovabili come il fotovoltaico o l’eolicoIdrogeno-i-pregi-e-i-limiti.

    L’idrogeno grigio è prodotto è prodotto da gas naturale o da carbone. Infine, l’idrogeno blu è quello a basse emissioni di carbonio, ed è generato utilizzando fonti non rinnovabili come il nucleare oppure da gas naturale tramite la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS).

    La transizione verso l’idrogeno verde potrà trovare un sostegno grazie all’impiego del blu. Lo sostiene un recente studio di Guidehouse (ex Navigant) secondo cui la produzione su larga scala di biometano e di idrogeno verde e blu può aiutare a raggiungere una riduzione delle emissioni del 55% entro il 2030 in una combinazione intelligente con l’elettricità rinnovabile.

    Idrogeno: i pregi e i limiti

    La versatilità dell’idrogeno si combina alla sua anima “green”: dalla sua combustione si produce per lo più acqua, oltre a piccole quantità di ossidi di azoto.

    Può essere conservato per lunghi periodi di tempo e a su larga scala a costi competitivi, rispetto ai sistemi convenzionali di energy storage su larga scala. “L’Europa ha già notevoli capacità di stoccaggio. La sua rete gas ha una capacità di 36 miliardi di m³ e, supponendo una miscelazione del 10%, potrebbe quindi stoccare immediatamente fino a 100 TWh. In futuro, anche le caverne di sale e i giacimenti di gas esauriti potrebbero servire come stoccaggio. Supponendo una capacità disponibile dell’80%, i 18 miliardi di m³ di caverne di sale in Europa offrono una potenzialità stoccaggio di circa 40 TWh”, segnala la Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking nel report Hydrogen Road Map.

    L’idrogeno è un vettore energetico flessibile, ideale per decarbonizzare gli usi finali nei trasporti, nel settore residenziale, nell’industria.

    Tuttavia, ci sono diversi aspetti che non hanno permesso finora all’idrogeno di imporsi nella transizione energetica. Il primo e più importante è legato ai costi di produzione “verde”: dei 500 miliardi di metri cubi prodotti a livello globale, solo una minima percentuale (la IEA stima meno dello 0,1%) deriva dall’elettrolisi, ossia il processo elettrolitico mediante cui è possibile scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno tramite passaggio di energia elettrica prodotta da rinnovabili. Il resto è ottenuto tramite processi chimici impiegando principalmente gas naturale o petrolio. Questo è il suo limite principale e la conseguenza è che, così prodotto, impatta notevolmente sull’ambiente, producendo emissioni importanti di CO2.

    La sua infiammabilità è un limite relativo dato che è meno infiammabile della benzina e la sua notevole leggerezza favorisce la sua dispersione in spazi aperti in caso di fuga. Inoltre, quando brucia, lo fa molto rapidamente.

    Un altro ostacolo da superare è l’infrastruttura per la sua distribuzione, oggi ancora arretrata; infine, sottolinea Irena in uno studio dedicato, le normative attuali limitano lo sviluppo di un’industria dell’idrogeno pulito.

    Idrogeno: i programmi di sviluppo nel mondo

    La Cina è il più grande produttore mondiale di idrogeno, con oltre 20 milioni di tonnellate di gas prodotto ogni anno, pari a circa un terzo dei volumi di produzione mondiale.

    Ciò significa, al confronto, che l’approvvigionamento della Cina è circa tre volte superiore a quello dell’intera Europa, quest’ultimo a circa 7 milioni di metri cubi all’anno.

    Il limite della produzione è quello di non puntare all’idrogeno green: i costi di produzione con la tecnologia di gassificazione del carbone maturo rimangono molto più bassi rispetto a quelli dell’elettrolisi, riferisce Standard & Poor. Tuttavia punta allo sviluppo delle celle a combustibile.

    Attualmente il Paese si sta concentrando principalmente sull’uso dell’idrogeno nei trasporti, ma guarda con interesse anche su altre applicazioni, come il riscaldamento degli edifici.

    Si prevede che il carburante a idrogeno rappresenterà circa il 10% del sistema energetico cinese entro il 2050, entro il quale la domanda specifica dovrebbe crescere fino a quasi 60 milioni di tonnellate.

    Seppure il settore abbia fatto notevoli progressi nella produzione e nell’applicazione delle celle a combustibile e dei relativi componenti, si registra ancora un certo ritardo per quanto riguarda lo stoccaggio e il trasporto dell’idrogeno e le infrastrutture.

    A proposito di piani di sviluppo di una rete di trasporti a idrogeno, quelli della Corea del Sud sono molto ambiziosi. Nel suo programma dedicato, l’obiettivo del governo di Seul prevede di promuovere un aumento del numero di auto alimentate a celle combustibili, passando dalle duemila circolanti nel 2018 a 6,2 milioni entro il 2040, diventando il primo Paese produttore di auto fuel cell a livello globale già entro il 2030. Al momento, ci sono solo 14 stazioni di ricarica in Corea, ma il governo prevede di aumentare il numero di stazioni di ricarica fino a 310 entro il 2022 e raggiungere le 1200 entro il 2040.

    L’obiettivo è sviluppare anche il trasporto pubblico e commerciale: intende introdurre 40mila autobus e 30mila autocarri, oltre a puntare su navi e treni a idrogeno. A livello energetico, intende arrivare al 2040 a riscaldare circa 940mila edifici con questo elemento.

    Il Giappone è stato il primo paese al mondo a crederci, soprattutto per i trasporti: il governo ha stilato per primo un piano strategico per la tecnologia dell’idrogeno e delle celle a combustibile. Ora punta a un nuovo primato: aprire la strada alla creazione delle prime rotte commerciali internazionali per la spedizione di idrogeno pulito dall’Australia e dal Brunei.

    In Australia, il governo ha istituito un fondo di finanziamenti per sostenere progetti dedicati allo sviluppo specifico. Denominato Advancing Hydrogen Fund da 300 milioni di dollari sarà amministrato dalla Clean Energy Finance Corporation. Come priorità iniziale, il CEFC cercherà di investire in progetti inclusi nel programma di sovvenzioni Arena da 70 milioni di dollari che mira a dimostrare la fattibilità tecnica e commerciale della produzione di idrogeno su larga scala mediante elettrolisi.

    L’idrogeno: l’ambizioso progetto dell’UE e i piani di Germania e Francia

    L’Unione Europea punta a essere primo continente al mondo emissioni zero entro il 2050. Per questo la Commissione europea, nel Next Generation EU, il progetto di recovery fund da 750 miliardi di euro, pone la lotta al cambiamento climatico al centro della ripresa dalla crisi innescata dal Covid-19.

     

    Il Green Deal europeo diventa così parte integrante della strategia di ripresa europea: la stessa Commissione UE segnala l’avvio di un’economia pulita dell’idrogeno in Europa, insieme a progetti di energia rinnovabile, in particolare eolico e fotovoltaico.

    Le potenzialità dell'idogeno in UE

    Per questo si vuole arrivare a produrre un milione di tonnellate di idrogeno verde. Lo riporta la Reuters, secondo cui un fondo UE esistente potrebbe spingersi a investire fino a 30 miliardi di euro nel combustibile. Nel programma biennale da 20 miliardi di euro di sovvenzioni e garanzie dell’UE per incrementare le vendite di veicoli “puliti”, c’è anche l’idea di installare due milioni di stazioni di ricarica per veicoli elettrici e a idrogeno entro il 2025.

    Al piano europeo ci sono anche gli obiettivi dei due Paesi che scommettono di più: Germania e Francia. La prima ha approvato proprio in questi giorni una strategia nazionale per l’idrogeno. Il governo propone che la Germania costruisca una capacità di elettrolisi di 5.000 MW entro il 2030 e 10mila MW entro il 2040 per produrre il nuovo combustibile.

    Anche la strategia francese per l’idrogeno prevede obiettivi ambiziosi per “ripulire” l’attuale uso dell’idrogeno grigio nell’industria, il più presto possibile. L’obiettivo è il 10% di utilizzo dell’idrogeno verde nell’industria per il 2022 e dal 20% al 40% per il 2027.

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