L’idrogeno… cos’è?

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L’idrogeno (H2) è un vettore energetico su cui si ripone grande fiducia a livello globale per far fronte alle sfide climatiche, poiché può immagazzinare e fornire grandi quantità di energia senza generare emissioni di CO₂ durante la combustione.

È l’elemento più semplice e più abbondante del Pianeta, ma è raramente disponibile allo stato libero e molecolare (H2), perché presente in combinazione con altri elementi chimici (come per esempio acqua – H20, idrocarburi – CH4,… ).

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Come ci si sta avvicinando all’idrogeno

Diverse società a livello globale si stanno impegnando attraverso la ricerca, per sviluppare percorsi di produzione di idrogeno low-carbon.

L’idrogeno, essendo un elemento che si combina sempre con altri elementi, deve essere “estratto” attraverso dei processi precisi e prende denominazione di colore a seconda della fonte di origine:

  • Idrogeno blu, dal reforming di gas naturale abbinato alla cattura delle emissioni
  • Idrogeno verde, da elettricità generata da fonti rinnovabili, seguendo anche un approccio di economia circolare, con tecnologie per la produzione di idrogeno sostenibile dai rifiuti.
  • Idrogeno nero, da fonti fossili, come petrolio e carbone

Diversi player del settore energetico, nell’ottica di creare idrogeno pulito, sono confluite nella European Clean Hydrogen Alliance e stanno partecipando allo studio “Hydrogen for Europe”, il cui scopo è valutare come l’idrogeno possa contribuire a raggiungere la neutralità climatica nel continente.

Se l’obiettivo è quello di far si che l’idrogeno sia l’elemento principale per la generazione di energia futura, allora è importante promuovere l’uso di idrogeno low-carbon nel processo di decarbonizzazione in modo da dare un contributo fondamentale alla riduzione delle emissioni e al percorso verso la neutralità carbonica UE al 2050. L’idrogeno low-carbon rappresenta inoltre una soluzione alla decarbonizzazione di settori industriali altamente energivori (i cosiddetti hard-to-abate), laddove l’elettrificazione non rappresenta un’opzione attualmente percorribile o risolutiva.

Le tecnologie da adottare per la produzione di idrogeno sono e devono essere in questa fase transitoria complementari e non concorrenti, ovvero non è attuabile allo stato attuale un passaggio netto e immediato alla produzione di idrogeno low-carbon, ma anzi bisogna far sì che questo passaggio sia più integrato e sostenibile possibile.

Un primo passaggio da attuarsi per la transazione all’idrogeno può essere quello di passare attraverso gli impianti di Steam Reforming del gas naturale abbinati alla cattura della CO2 generata dal processo produttivo, così facendo si può produrre idrogeno blu per ridurre l’impatto carbonico dell’idrogeno utilizzato come feedstock dei nostri impianti, anche in un’ottica di progressiva decarbonizzazione dell’energia prodotta.

L’obiettivo è quello in primis di abbattere le emissioni di CO2 dell’industria pesante (raffinazione, siderurgia, vetro, chimica, cementifici,… ), favorendo al contempo anche lo sviluppo di una filiera dell’energia blu (idrogeno blu ed energia elettrica blu).

Un sistema ancor più efficiente sul fronte energetico rispetto a quelli disponibili in commercio è il kGas è in grado di produrre gas di sintesi e idrogeno con una forte riduzione delle emissioni di CO2 utilizzando eventualmente il biometano come materia prima. Questo processo potrebbe candidarsi a diventare la tecnologia di elezione per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO2 con maggiore efficienza.

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L’economia circolare dei rifiuti

L’economia circolare è uno dei pilastri fondamentali per la strategia di decarbonizzazione. Alcune aziende, produttrici di energia, stanno valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su una innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili, ovvero Plasmix1 e CSS2, rifiuti che attualmente sono utilizzati in termovalorizzatori o inviati alle discariche.

Questo processo consente la produzione di H2 sostenibile in sinergia con gli impianti di raffinazione, contribuendo a ridurre le emissioni legate al trattamento convenzionale dei rifiuti e alla produzione convenzionale di idrogeno. Con un sistema di gassificazione in loco per la produzione di idrogeno si raggiunge un risparmio del 90% nelle emissioni di gas serra rispetto alla produzione di idrogeno da steam reforming. Il calcolo del GHG saving è realizzato su base LCA (analisi del ciclo di vita) e tiene conto delle emissioni evitate utilizzando i rifiuti come feedstock del progetto Waste to Hydrogen invece che come feedstock di un termovalorizzatore convenzionale.

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Idrogeno da elettrolisi dell’acqua

Un’altra strada possibile è quella di sviluppare impianti di produzione di idrogeno a partire da fonti rinnovabili attraverso l’elettrolisi dell’acqua (il cosiddetto idrogeno verde).

In quest’ottica diverse società, nel caso Italia si tratta di Eni ed Enel, stanno lavorando insieme per sviluppare progetti di idrogeno verde, con l’obiettivo di essere pronti su larga scala di produzione di idrogeno verde entro il 2022-2023.

Citiamo anche che l’idrogeno verde fa parte anche della collaborazione tra Cassa Depositi e Prestiti, Eni e Snam per la decarbonizzazione del sistema energetico. In dettaglio le tre società, nel rispetto della normativa applicabile (in primis della normativa in materia di unbundling), promuoveranno possibili iniziative congiunte, incluse partnership, finalizzate allo sviluppo della produzione, del trasporto e della commercializzazione dell’idrogeno verde. La cooperazione riguarderà anche la produzione e l’utilizzo di idrogeno nei trasporti ferroviari, facendo leva sulle competenze di Eni nella produzione elettrica e da energie rinnovabili e sulle competenze di Snam in ambito infrastrutture ed elettrolizzatori, nello stoccaggio e nelle soluzioni logistiche.

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L’idrogeno e la mobilità sostenibile

L’idrogeno rappresenta una valida opzione per una mobilità sostenibile nel medio termine avendo un grande potenziale di sviluppo come vettore energetico, per le automobili e soprattutto in settori dei trasporti hard-to-abate, come il trasporto stradale pesante e a lungo raggio, dove la soluzione elettrica non è tecnologicamente percorribile. Inoltre, nel lungo termine, potrebbe costituire una soluzione per la mobilità marittima.

L’idrogeno prodotto dai rifiuti può contribuire, poi, a raggiungere l’obiettivo di decarbonizzare il settore dei trasporti secondo la direttiva UE 2018/2001, che riconosce il contributo dei carburanti derivanti da carbonio riciclato.

Al momento, tuttavia, lo sviluppo della mobilità europea basata sull’idrogeno è ostacolato dagli elevati costi di produzione e di distribuzione e dalla mancanza di una rete di infrastrutture adeguate.

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Generazione di energia elettrica

Alcuni tra i principali player produttivi del mercato energetico hanno sviluppato significative competenze nel campo della combustione di miscele idrogeno-gas naturale nelle turbine a gas esistenti.

In questo ambito, si sono prefissi di sviluppare una tecnologia per aumentare la percentuale di idrogeno con cui alimentare le proprie turbine a gas, al fine di riuscire a generare elettricità a basso contenuto di carbonio.

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