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Giovedì 01 aprile 2021

L’idrogeno per la decarbonizzazione


Il contributo italiano alla transizione non solo per gli aspetti che riguardano la ricerca e la tecnologie ma anche per la posizione geografica privilegiata nella costruzione della nuova infrastruttura energetica europea

La Commissione Europea ha pubblicato a luglio 2020 la strategia sull’idrogeno per un’Europa climaticamente neutra in cui si ribadisce il percorso di accelerazione rispetto allo sviluppo dell’idrogeno. Il ruolo di questo vettore energetico crescerà significativamente nell’abbattimento delle emissioni di gas climalteranti, tanto che l’Europa ha stanziato importanti risorse all’interno del “Next Generatione EU”.

L’Italia è tra quei paesi, insieme a Germania, Portogallo, Francia, Paesi Bassi e Spagna, che hanno definito le linee guida preliminari per una strategia nazionale per l’idrogeno e punta al raggiungimento di un primo obiettivo del 2% nel mix energetico al 2030 con una prima iniezione di risorse per 10 miliardi di Euro di investimenti. Si tratta di un progetto ambizioso, così come è ambizioso il percorso che l’Europa ha tracciato e che l’Italia, insieme a gli altri paesi, dovrà seguire per arrivare alla decarbonizzazione nel 2050.

A confermare l’impegno dell’Italia in Europa allo sviluppo della tecnologia sull’idrogeno è stata la partecipazione ad IPCEI (Importanti Progetti di Comune Interesse Europeo) sull’idrogeno, dove è stato sottoscritto l’impegno a promuovere lo sviluppo di una catena del valore sulle tecnologie e sistemi dell’idrogeno. Il primo progetto di larga scala sarà incentrato su “Tecnologie e sistemi dell’idrogeno” e riguarderà tutta la catena di valore, dalla ricerca e sviluppo all’implementazione delle installazioni. Attraverso questo progetto si punterà a

  • produrre idrogeno sostenibile, in particolare da fonti rinnovabili;
  • produrre elettrolizzatori e mezzi pesanti di trasporto alimentati a idrogeno, come navi, aerei, veicoli commerciali;
  • sviluppare soluzioni per lo stoccaggio, la trasmissione e la distribuzione dell’idrogeno;
  • implementare applicazioni industriali dell’idrogeno, per favorire la decarbonizzazione degli impianti industriali, specie in quei settori di difficile elettrificazione.

Caratteri

Lo sviluppo del settore idrogeno è favorito da alcune caratteristiche intrinseche del vettore. L’idrogeno può essere infatti utilizzato come vettore energetico ad alta intensità in grado di svolgere un ruolo nell’integrazione delle fonti rinnovabili nei sistemi energetici, poiché può essere stoccato in grandi quantità e per lungo periodo ed ha la possibilità di collegare tra loro reti energetiche (sector coupling – collegare settori diversi), trasferendo l’eccesso di produzione da energie rinnovabili ad altri settori. Inoltre, perché l’idrogeno possa svolgere un ruolo attivo nella transizione energetica, deve essere prodotto e trasportato per gli usi finali in maniera sostenibile.

sistema-h M.jpgSistemi di produzione

Esistono varie tecnologie per la produzione di idrogeno. Ad oggi il 95% dell’idrogeno europeo è prodotto tramite lo steam methane reforming – SMR e tramite autothermal reforming – ATR, entrambi i processi sono ad elevata intensità di carbonio. Queste modalità di produzione lo definiscono come idrogeno grigio, che utilizza combustibili fossili come materia prima e produce emissioni di biossido di carbonio. Questi processi possono però essere associati con sistemi di cattura, uso e stoccaggio del carbonio (carbon capture, utilisation and storage - CCUS) e comprendenti tutte quelle soluzioni in grado di ridurre le emissioni di gas serra degli impianti inquinanti o rimuoverle direttamente dall’atmosfera, in questo caso l’idrogeno prodotto viene definito idrogeno blu o low -carbon Hydrogen.

Il restante 5% è un sottoprodotto derivato dai processi di lavorazione dei cloro-alcalini nell’industria chimica. Gli elettrolizzatori alcalini possono essere utilizzati per la produzione dedicata di idrogeno, mentre esistono altri metodi di produzione dell’idrogeno tramite l’uso di elettrolizzatori basati su una membrana polimerica elettrolitica (PEM) e ad ossido solido (Solid oxide electrolyzer cell - SOEC) in questo caso si ha una cella a combustibile ad ossido solido che funziona in modalità rigenerativa per ottenere l'elettrolisi dell'acqua utilizzando un ossido solido, o ceramica, elettrolita per produrre idrogeno gassoso e ossigeno. È uso riferirsi alla produzione di idrogeno tramite elettrolizzatori con l’espressione Power to gas (P2G). Nei casi in cui l’elettricità usata nel processo sia derivante da fonti rinnovabili si parla di idrogeno verde.

Obiettivi e strategie

Nella strategia europea sull’idrogeno, la priorità per il raggiungimento degli obiettivi europei di carbon-neutrality al 2050 è quella di sviluppare idrogeno verde sul lungo periodo, favorendo un sistema energetico integrato, e idrogeno low-carbon (blu) nella fase di transizione a breve e medio termine, in grado di ridurre rapidamente le emissioni derivanti dalla produzione di idrogeno e perseguire lo sviluppo di un mercato sostenibile su scala significativa.

La strategia UE ha definito una tabella di marcia molto ambiziosa che prevede

  • una prima fase (2020-2024) in cui è prevista la decarbonizzazione dell’attuale produzione d’idrogeno;
  • una seconda fase (2025-2030) in cui l’idrogeno verde diventa parte sostanziale del sistema energetico integrato europeo;
  • una terza fase (2030-2050) in cui le tecnologie per l’idrogeno verde dovrebbero essere mature per uno sviluppo su larga scala, contribuendo in modo sostanziale alla decarbonizzazione nel 2050.

Per approfondimenti:


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