Idrogeno: il motore della rivoluzione verde

È l’idrogeno la chiave per decarbonizzare le nostre società? L’Hydrogen Council, un’iniziativa globale lanciata nel 2017, guidata da CEO e che riunisce aziende leader nei settori dell’energia, dei trasporti e dell’industria, si è spesa per mettere l’idrogeno al centro della scena. Tra massicci investimenti governativi, una proliferazione di progetti pubblici e privati, progressi tecnologici e prezzi in calo, l’idrogeno sta emergendo come una soluzione chiave per affrontare l’emergenza climatica, in grado di realizzare ciò che altre fonti energetiche verdi non sono riuscite a realizzare da sole, vale a dire decarbonizzare i settori economici responsabili della maggior parte delle emissioni di gas a effetto serra.

VANTAGGI SENZA PRECEDENTI

L’idrogeno presenta un paradosso. Pur essendo l’elemento più abbondante dell’universo, è praticamente introvabile sulla Terra nella sua forma pura. Essendo estremamente leggero, è sempre legato ad altri atomi, in particolare nell’acqua, nella biomassa e nei combustibili fossili. Quando si parla di idrogeno nel contesto della transizione energetica, in realtà si intende il diidrogeno (H2), un gas chiaro e inodore la cui domanda globale ammonta a circa 70 milioni di tonnellate all’anno¹. È un materiale di base importante per i produttori di sostanze chimiche, utilizzato principalmente nella produzione di ammoniaca e raffinazione del petrolio.

Durante la combustione, 1 kg di idrogeno rilascia quattro volte più energia di 1 kg di benzina². Come l’elettricità, l’idrogeno non è una fonte di energia, ma piuttosto un vettore energetico che collega le fonti di energia primaria agli usi finali. Un veicolo a idrogeno, ad esempio, funziona per mezzo di un sistema di propulsione elettrica che trae la sua energia da una cella a combustibile alimentata a idrogeno. L’elenco delle possibili applicazioni dell’idrogeno è lungo: celle a combustibile che possono alimentare veicoli elettrici (EV) o fornire elettricità in luoghi remoti o ‘off-grid’, iniezione nelle reti di gas naturale o soluzioni di stoccaggio per l’energia rinnovabile.

Poiché rilascia solo acqua, la combustione dell’idrogeno ha il vantaggio di non emettere particelle di zolfo e ossido di azoto. Un altro vantaggio è che mentre ci vogliono diverse ore per ricaricare una batteria per veicoli elettrici, un serbatoio di idrogeno può essere riempito in pochi minuti. “L’idrogeno come vettore energetico, offre la possibilità di immagazzinare grandi quantità di energia, e questo viene già sfruttato per alimentare veicoli e carrelli elevatori, in gran parte utilizzati nei centri logistici. Inoltre, questa proprietà dell’idrogeno sta anche contribuendo a rispondere alle sfide di decarbonizzazione in settori che emettono ingenti quantità di gas a effetto serra (GHG), come il trasporto a lungo raggio” precisa Emmanuelle Sée, Portfolio Manager di CPR Asset Management. Nel lungo termine, l’idrogeno potrebbe consentire ai settori della navigazione e dell’aviazione di intraprendere le proprie rivoluzioni ecologiche.

L’idrogeno può essere utilizzato anche per immagazzinare elettricità che non viene consumata immediatamente, affrontando in questo modo le sfide legate alla natura intermittente delle fonti rinnovabili come l’eolico e il solare. L’elettricità in eccesso viene utilizzata per produrre idrogeno, e viceversa, quando la produzione di energia diminuisce, l’idrogeno può essere riconvertito in elettricità, rendendolo un vero e proprio complemento per le energie rinnovabili.

LO SPETTRO DEI COLORI DELL’IDROGENO: DAL GRIGIO AL VERDE

La produzione di idrogeno richiede la sua estrazione da una risorsa primaria, come l’acqua o il gas naturale, attraverso una reazione chimica. Pertanto, l’impronta di carbonio generata dalla produzione di idrogeno dipende dalla fonte e dall’energia utilizzata durante il processo di produzione.

Tuttavia, per ragioni infrastrutturali e di costo, oltre il 95% dell’idrogeno è attualmente prodotto utilizzando combustibili fossili: l’idrogeno “grigio”, come viene chiamato, non è né rinnovabile né a basse emissioni di carbonio. Fortunatamente, esiste un’alternativa più pulita: l’idrogeno decarbonizzato ottenuto mediante elettrolisi dell’acqua. “Questo processo, che è più rispettoso dell’ambiente, richiede corrente elettrica per scindere la molecola dell’acqua. L’energia può provenire da fonti diverse. Se la fonte è rinnovabile, come nel caso in cui l’elettrolizzatore utilizzato per garantire il processo di scissione dell’acqua è legato a un parco eolico o a un impianto fotovoltaico, l’idrogeno decarbonizzato prodotto è qualificato come “verde’”, dice Christian Lopez, Strategic Investment Advisor presso CPR Asset Management.

Come spesso accade, la grande sfida è il costo di produzione. Sebbene in questo momento i costi di produzione dell’idrogeno pulito siano maggiori di quelli del suo equivalente grigio, un incremento della capacità della produzione globale e la creazione di un mercato su larga scala dovrebbero contribuire a raggiungere un migliore equilibrio. “Il costo della produzione di energia rinnovabile e di elettrolizzatori si è dimezzato negli ultimi cinque anni”, aggiunge Emmanuelle Sée. “E la ricerca suggerisce che entro la fine del decennio, i costi diminuiranno di un ulteriore 60%-90% rispetto ad oggi.”

VERSO UNA ECONOMIA “NET ZERO”

“La strategia per l’idrogeno dell’Unione europea conta sulla produzione di massa per aumentare la capacità di produzione di idrogeno rinnovabile in Europa entro il 2024”, afferma Emmanuelle Sée. Descritto come il futuro motore “che guida la rivoluzione verde”³ dalla Commissione europea, l’idrogeno è senza dubbio una delle soluzioni più promettenti per decarbonizzare le nostre economie, a condizione che sia più “verde” che “grigio”.

Utilizzato nell’industria, nell’agricoltura, nelle costruzioni o anche nella mobilità, l’idrogeno verde può fornire energia decarbonizzata ai centri di produzione, sostituire i processi di produzione che attualmente utilizzano combustibili fossili o offrire una vera alternativa ai motori convenzionali. “Nel settore siderurgico, ad esempio, sempre più aziende si stanno convertendo a tecnologie meno inquinanti, nel tentativo di ridurre l’elevata impronta di carbonio del settore. Idem per la produzione di fertilizzanti, cemento e nel settore della chimica verde”, continua Christian Lopez. Sostituendo i combustibili fossili con l’idrogeno decarbonizzato, intere fasce delle nostre economie potrebbero ridurre le loro emissioni di gas a effetto serra in linea con gli obiettivi nazionali e internazionali.

Alla coalizione mondiale per un’economia net-zero si aggiungono in continuazione nuovi membri. La volontà dei governi di introdurre soluzioni reali e di avere un mix energetico in grado di raggiungere l’obiettivo delle emissioni nette zero è in sintonia con l’impegno degli attori economici, della ricerca, dell’innovazione e degli investitori. Questo sforzo congiunto di volontà sta stimolando lo sviluppo di un ecosistema realmente innovativo e diversificato, con nuovi attori e servizi connessi all’idrogeno, per garantire all’idrogeno decarbonizzato di diventare definitivamente una soluzione chiave per accelerare la transizione energetica in tutti i settori.

Note —
1. https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
2. CEA (French Alternative Energies and Atomic Energy Commission) – https://www.cea.fr/comprendre/Pages/energies/renouvelables/essentiel-sur-hydrogene.aspx
3. https://ec.europa.eu/info/news/focus-hydrogen-driving-green-revolution-2021-abr-14_en