Come possiamo sfruttare il potenziale dell'idrogeno per ottenere un'energia pulita, sicura e conveniente?

Con oltre 10 milioni di tonnellate prodotte annualmente negli Stati Uniti, si stima che la produzione di idrogeno sia un'industria da 100 miliardi di dollari. L'interesse per la conversione dell'elettricità in idrogeno è dovuto alla sua densità energetica che consente di immagazzinare grandi quantità di energia rispetto alle batterie e alle alternative su larga scala (ad esempio l'idroelettrico).

Oggi l'efficienza di conversione dell'elettrolisi si aggira intorno al 50-70% e stanno entrando in funzione unità su scala MW (cfr. Fig. 7,Rapporto IRENA 2018).

Gli esperti della Solar Impulse Foundation, in occasione dell'Expert challenge di Monaco, hanno discusso di come l'economia dell'idrogeno e la sua intersezione con l'accumulo di energia a medio termine debbano essere una priorità fondamentale nella costruzione di un futuro sostenibile.

I partecipanti alla tavola rotonda hanno discusso i problemi legati agli attuali metodi di produzione dell'idrogeno. Sebbene sia possibile utilizzare un'ampia varietà di combustibili per produrre idrogeno (tra cui le fonti rinnovabili, il nucleare, il gas naturale, il carbone e il petrolio), ad oggi circa il 95% di tutto l'idrogeno prodotto nel mondo è ottenuto tramite la separazione dell'idrogeno dal carbonio, spesso partendo dal gas naturale (metano) o dal carbone (cfr. Fig. 6, Rapporto IEA 2019). In effetti, la produzione di idrogeno da energia a basse emissioni di carbonio e da fonti rinnovabili rimane per ora costosa, ma ha il potenziale per diventare più accessibile in futuro, considerando sia il previsto calo dei costi delle energie rinnovabili sia la maggiore capacità di scalare la produzione di idrogeno.

Oltre ai miglioramenti richiesti nel campo dell'approvvigionamento, lo stoccaggio dell'energia può svolgere un ruolo importante nel migliorare l'integrazione dei sistemi a idrogeno. Sono pochi i vettori energetici che consentono lo stoccaggio in un arco di tempo compreso tra le settimane e i mesi, per cui l'idrogeno può svolgere un ruolo fondamentale nel supportare le fonti rinnovabili intermittenti.

Lo stoccaggio dell'idrogeno è tuttavia impegnativo. Mentre la densità energetica di massa dell'idrogeno è elevata, persino superiore a quella dei combustibili fossili, la sua densità energetica volumetrica è bassa e richiede una compressione ad alta intensità energetica ai fini dello stoccaggio. Tra i metodi di stoccaggio dell'idrogeno possono essere utilizzati lo stoccaggio fisico (compressione/raffreddamento) e le tecnologie di trasporto basate su materiali (ad esempio idruri metallici e liquidi idrogenati). I materiali vettoriali scambiano le pressioni più basse con la complessità operativa che richiede attrezzature specifiche per la carica e la scarica.

Se si risolvono i problemi di stoccaggio e distribuzione dell'idrogeno, gli impatti potenziali sono di vasta portata. L'idrogeno è estremamente versatile e si interseca con industrie su larga scala come quella dei fertilizzanti, della chimica e dell'acciaio. Esso fornisce un percorso molto necessario per una profonda decarbonizzazione di queste industrie che consumano grandi quantità di energia.

Inoltre, l'idrogeno può essere miscelato con il gas naturale per decarbonizzare le applicazioni termiche esistenti e può essere ideale per i trasporti pesanti come navi e treni.

Tuttavia, la visibilità pubblica del pieno potenziale dell'idrogeno rimane bassa. La copertura mediatica si concentra spesso solo sulle applicazioni per il trasporto personale, nonostante si tratti di mercati molto piccoli, anche dopo decenni di sviluppo.

Pragma ha lanciato una bicicletta a idrogeno che, con un costo di circa 7.500 euro per bicicletta e almeno 30.000 euro per una stazione di ricarica, è troppo costosa per il mercato consumer, ma l'azienda sta lavorando per ridurlo a 5.000 euro. La riduzione dei costi su piccola scala migliorerà in ultima analisi la penetrazione sul mercato della tecnologia, che tuttavia al momento è più adatta alle industrie pesanti e allo stoccaggio di energia a lungo termine, che hanno meno opzioni per la decarbonizzazione.

La buona notizia è che le tecnologie dell'idrogeno di provata efficacia sono già disponibili oggi e possono svolgere un ruolo significativo nella decarbonizzazione dei trasporti e dei processi ad alta intensità energetica (cfr. Rapporto AIE 2019). In effetti, alcune di queste soluzioni fanno già parte del portafoglio di 1000 Solutions, ad esempio: HYPE, Idrosile Smart Energy Hub.

Dal dibattito della tavola rotonda, gli esperti hanno evidenziato la necessità di ridurre i costi di capitale delle infrastrutture per l'idrogeno e di far progredire le tecnologie in cui l'uso dell'idrogeno offre un vantaggio in termini di prestazioni. Le parti interessate, come i governi, le industrie e il settore privato, hanno bisogno di un maggiore sostegno pubblico, che dia loro fiducia per perseguire tutti i vantaggi ambientali che l'idrogeno può consentire.