Il futuro dell’idrogeno e la transizione ecologica

In Italia, l’idrogeno può supportare lo sforzo della decarbonizzazione, soprattutto nei settori “hard-to-abate”, e diventerà progressivamente competitivo in applicazioni selezionate.

L’idrogeno è uno degli elementi più semplici e abbondanti sulla terra. Ci si aspetta un cambio di passo governativo e normativo per supportare la transizione ecologica e avviare un reale mercato applicativo.

Per rispondere all’emergenza climatica e avviare un reale processo verso la transizione ecologica l’idrogeno (H2) è uno degli elementi su cui si ripongono fiducia e sforzi a livello globale. L’H2 può immagazzinare fornire grandi quantità di energia senza emissioni di anidride carbonica: è tra i più semplici e abbondanti elementi sulla terra, ma è poco disponibile allo stato libero e molecolare, in quanto è presente insieme ad altri elementi chimici (acqua, idrocarburi ecc.).

Alcuni numeri. Più del 98% di idrogeno viene prodotto da fonti fossili. Nel 2018 sono stati utilizzati 74 Mton di idrogeno puro a livello mondiale per la produzione di ammoniaca e nel settore della raffinazione, e 45 Mton di idrogeno miscelato ad altri gas per la produzione di metanolo e nel settore siderurgico; è pari al 6% della domanda annuale di gas naturale utilizzata per produrre idrogeno.

Produzione idrogeno low-carbon

Alcune aziende stanno iniziando a sviluppare percorsi di produzione di idrogeno low-carbon: l’idrogeno blu, da reforming di gas naturale abbinato alla cattura delle emissioni, l’idrogeno verde, da elettricità generata da fonti rinnovabili, e ancora seguendo un approccio di economia circolare grazie a tecnologie per la produzione di idrogeno sostenibile dai rifiuti.

L’idrogeno è un tema centrale della transizione ecologica: il suo utilizzo agevolerebbe la riduzione delle emissioni di gas serra, avviando il percorso di neutralità carbonica dell’UE entro il 2050. Rappresenta una soluzione alla decarbonizzazione dei settori più energivori come quello industriale al fine di massimizzare l’efficienza delle risorse e attuare i principi di economia circolare. L’approccio a livello tecnologico mai come oggi deve diventare neutrale, con lo sviluppo di tutte le tecnologie disponibili a livello low-carbon.

Che l’idrogeno sia strategico anche per l’Italia è chiaro: il governo ha pubblicato di recente delle linee guida preliminari circa la strategia nazionale sull’idrogeno. Si tratta della visione sul ruolo dell’idrogeno nel percorso nazionale di decarbonizzazione, in conformità al Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima, alla più ampia agenda ambientale dell’Unione Europea e alla Strategia per l’Idrogeno dell’UE pubblicata di recente, nell’ambito della Strategia a Lungo Termine per una completa decarbonizzazione entro il 2050.

Produzione idrogeno in Italia

Per il governo l’idrogeno è strategico per contribuire agli obiettivi nazionali ambientali e a una produzione più sicura e affidabile di energia, specie se prodotto da fonti energetiche rinnovabili attraverso l’elettrolisi. In particolare, l’idrogeno può giocare un doppio ruolo per il Paese: sul lungo termine, fino al 2050, può supportare lo sforzo di decarbonizzazione insieme ad altre tecnologie a basse emissioni di carbonio, soprattutto nei settori “hard-to-abate”; sul breve termine, fino al 2030, l’idrogeno diventerà progressivamente competitivo in applicazioni selezionate (chimica, mobilità, raffinazione petrolifera), consentendo lo sviluppo di un ecosistema nazionale dell’idrogeno, necessario per sfruttare appieno il potenziale dell’idrogeno sul lungo periodo. E ancora, l’obiettivo è quello di ampliare ad altri settori come quello dei trasporti, industria siderurgica e creare delle Le “hydrogen valleys”, ecosistemi che includono sia la produzione sia il consumo di idrogeno, che potranno fornire aree per la diffusione dell’idrogeno entro il 2030.

Idrogeno, sì ma dove? Le possibilità d’impiego

Nel processo della rivoluzione delle energie rinnovabili l’idrogeno avrà certo un ruolo importante, lo spiega bene TŰV Sud. Ma un uso più diffuso richiede, a oggi, di affrontare ancora diverse sfide. L’idrogeno può essere impiegato in 3 macrosettori, ognuno con le proprie sfide: trasporto pulito, produzione di energia, idrogeno per le industrie.

Trasporto pulito. L’idrogeno ci permette di produrre elettricità a bordo di automobili, carrelli elevatori, camion, treni e aerei, e viene distribuito dalle stazioni di rifornimento. Quali le sfide? I sistemi di stoccaggio cambiano; compatibilità dei materiali per i componenti dei veicoli leggeri da certificare individualmente; in UE l’installazione di un elettrolizzatore in loco per la produzione locale di idrogeno o di una stazione di rifornimento richiede un processo di autorizzazione specifico; la progettazione di stazioni di rifornimento di idrogeno è attualmente sviluppata a livello locale senza standard ampiamente e globalmente applicati.

Produzione di energia

Questo materiale può produrre energia e calore per le case e le proprietà commerciali con il vantaggio di poter utilizzare le infrastrutture esistenti di gas naturale. Ecco quali le sfide: i bruciatori esistenti devono essere modificati per essere compatibili con l’idrogeno; gli impianti locali con idrogeno devono garantire protezione dalle esplosioni e differenziare la distribuzione tra gas naturale e idrogeno; l’idrogeno è inodore, quindi è impossibile per gli esseri umani percepire una perdita; non può essere combinato con lo zolfo (come nel caso del gas naturale tradizionale) in quanto introdurrebbe impurità.

Idrogeno per le industrie. Ampiamente utilizzato in diverse industrie come quella della lavorazione dei metalli, la produzione di vetro o l’industria elettronica. Gli ostacoli da affrontare? L’integrazione di nuovi sistemi a idrogeno come gli impianti di elettrolizzazione nelle applicazioni industriali esistenti è complessa; la competenza necessaria per le valutazioni del rischio tecnico è da sviluppare e migliorare; i produttori, le società EPC e gli operatori all’interno dei singoli progetti spesso partono da diversi punti di conoscenza dell’idrogeno e talvolta seguono obiettivi e tempi diversi; gli sviluppi innovativi sono ancora nelle prime fasi di applicazione e devono essere standardizzati prima di poter essere utilizzati più ampiamente.

Produzione idrogeno

Tra i maggiori produttori e consumatori di idrogeno in Italia troviamo Eni: l’azienda sta lavorando per agevolare la creazione di un sistema di investimenti e sviluppo, affinché diventi un mercato a pieno titolo. Tra i principali progetti per la produzione low-carbon Eni sta lavorando alla decarbonizzazione degli impianti esistenti e produzione di idrogeno con sistemi di CCS, alla tecnologia kGas, che serve a convertire il gas naturale in gas di sintesi per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO2 con maggiore efficienza. L’azienda sta sviluppando progetti di produzione di idrogeno a partire da fonti rinnovabili attraverso l’elettrolisi dell’acqua (idrogeno verde), e, inoltre, sta valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su un’innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili.

Molto importante è il ruolo di H2IT, l’associazione delle imprese coinvolte sul tema idrogeno che si propone di creare le condizioni politiche e normative per lo sviluppo di un mercato delle applicazioni idrogeno in Italia, nonché di promuovere il suo utilizzo attraverso la partecipazione pubblica e privata.

Produzione idrogeno – Progetti in corso

Tra i progetti in corso d’opera, realizzabili, troviamo il trasporto pubblico locale di Terni che sfrutterebbe l’idrogeno e le sinergie con l’area industriale, gettando le basi per la nascita di una hydrogen valley.

Con completamento previsto per il 2021, è attiva la costruzione di ZEUS – Zero Emission Ultimate Ship: un’unità navale sperimentale alimentata tramite fuel cell per la navigazione in mare e prima nel suo genere al mondo. La ricerca alla base di ZEUS riguarda il miglioramento della sostenibilità ambientale di navi cruise, mega-yacht, traghetti, ferry e navi da ricerca oceanografica, attraverso la riduzione delle emissioni di gas effetto serra nonché gli ossidi di azoto (NOx), ossidi di zolfo (SOx) e particolato.

E ancora. Hyundai ha consegnato alla SASA (Società Autobus Servizi d’Area) 10 SUV NEXO a celle a combustibile alimentate a idrogeno: le auto saranno utilizzate da diverse realtà locali attraverso specifiche formule di noleggio e gestite dalla società di trasporti in collaborazione con l’istituto Innovazioni Tecnologiche di Bolzano.

La strada è tracciata, restiamo in attesa di una nuova spinta governativa e normativa che abbia come priorità la creazione di un mercato reale per nuove applicazioni con idrogeno.