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Energy Innovation: sei pronto per un futuro a idrogeno?

Le soluzioni di ottimizzazione ed efficientamento energetico sono in grado di dare inizio a un percorso verso un futuro più sostenibile, ma quali sono le azioni da intraprenderete? Quali sono le tendenze dell'innovazione? E cosa si può fare già oggi per prepararsi a queste tecnologie in arrivo?

Le soluzioni energetiche esistenti sono in grado di ridurre notevolmente le emissioni, ma nessuna al momento è in grado di azzerarle completamente. Un futuro a basse emissioni di carbonio richiederà un mix di tecnologie: monitoraggio dei consumi e generazione di energia in sito come l'energia solare o la cogenerazione. Ma quali sono le tendenze dell'innovazione che consentiranno di raggiungere il Net Zero? 

La decarbonizzazione non è qualcosa che si possa ottenere istantaneamente. Le aziende dovranno essere flessibili nelle modalità di implementazione delle tecnologie e dovranno costruire una tabella di marcia verso il Net Zero, che utilizzi le soluzioni di oggi in combinazione con le tecnologie del futuro. Il sistema energetico del futuro sarà molto diverso: quasi completamente decarbonizzato, digitalizzato, decentralizzato e distribuito. Non basta più fare di più: sono necessarie nuove soluzioni innovative per affrontare la crisi climatica, controllare l'aumento dei costi e migliorare la sicurezza energetica. Molte aziende stanno già cogliendo le opportunità della digitalizzazione e della localizzazione per ottenere l'indipendenza energetica, eliminando costi ed emissioni. Questa svolta verso la decentralizzazione accelererà drasticamente nei prossimi anni, consentendo alle aziende di convertire l'energia da un costo a un motore di valore e di crescita.

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L’utilizzo dell'idrogeno

Il primo elemento della tavola periodica, l'idrogeno, contiene più del doppio dell'energia per unità di massa del gas naturale ed è altamente reattivo. È uno degli elementi più abbondanti al mondo ed è visto come un'alternativa versatile e a lungo termine alla combustione di combustibili fossili. L'idrogeno non produce emissioni di carbonio nel punto di combustione e ha il potenziale per essere prodotto con emissioni basse o nulle.

Seppure non siano già disponibili delle soluzioni a idrogeno a causa dell'elevato costo e della mancanza di infrastrutture locali e nazionali, molti progetti sono già in fase di sperimentazione e fanno ben sperare per accelerare il passaggio a un sistema energetico sostenibile.

Iniziare già da oggi ad avere una strategia energetica di decarbonizzazione flessibile e adattabile, può garantire che quando l'idrogeno sarà commercialmente redditizio, le aziende potranno sfruttarlo per accelerare i piani di decarbonizzazione.

Ci sono 3 modi principali con cui l'idrogeno può essere generato oggi:

  • Grey hydrogen - è creato dal reforming del metano a vapore; cioè, combinando vapore (H2O) e metano (CH4) ad alta temperatura per creare idrogeno (H2) gassoso. L'anidride carbonica (CO2) viene rilasciata come prodotto di scarto. Questo è il processo con cui oggi si produce la maggior parte dell'idrogeno.
  • Green hydrogen - è prodotto per elettrolisi (scissione elettrica) dell'acqua. Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso l'acqua, separandola in idrogeno (H2) e ossigeno (O2). Se l'energia utilizzata per alimentare questo processo è rinnovabile, allora l'idrogeno verde è privo di emissioni.
  • Blue hydrogen - è creato dal reforming del metano a vapore e dalla cattura del carbonio. La cattura del carbonio ha il potenziale di ridurre le emissioni derivanti dalla produzione di idrogeno del 60-85% sulla base del ciclo di vita. 

I vantaggi dell'idrogeno e il suo ruolo nella decarbonizzazione

I blue e green hydrogen possono svolgere un ruolo fondamentale nell'accelerare la decarbonizzazione fino al 2030 e oltre. Secondo una recente indagine di Bloomberg NEF, la diffusione su larga scala e a livello globale dell'idrogeno rinnovabile nei settori dell'energia, dei trasporti e dell'industria potrebbe ridurre le emissioni annuali di questi settori fino al 34% entro il 2050. 

Inoltre, rappresenta una delle opzioni principali per lo stoccaggio di energia da fonti rinnovabili. In modo simile all'elettricità, l'idrogeno funziona come vettore energetico, piuttosto che come fonte di energia. Può integrare l'elettrificazione permettendo al sistema di essere meno dipendente dal flusso energetico e fornendo la flessibilità necessaria per il bilanciamento del sistema, riducendo, quindi, la necessità di capacità di picco e fornendo una maggiore resilienza.

Il nostro punto di vista sull'idrogeno

L'idrogeno ha un potenziale significativo per far progredire la transizione energetica, anche se la diffusione commerciale su larga scala non avverrà in tempi brevi a causa dei seguenti ostacoli pratici: 

  • La produzione di idrogeno senza carbonio è costosa e l'idrogeno attualmente disponibile viene prodotto in modo da richiedere un'alta intensità di carbonio
  • La fornitura richiede l'aggiornamento o la sostituzione dell'infrastruttura del gas naturale esistente
  • Le qualità intrinseche dell'idrogeno fanno sì che ci siano ulteriori problemi di sicurezza rispetto al metano o all'elettrificazione.

Tuttavia, resta il fatto che il futuro decarbonizzato risiede nel blue hydrogen a basso contenuto di carbonio e nel green hydrogen a zero carbonio. È importante sottolineare, inoltre, che l'idrogeno ha il potenziale per aiutare i settori "difficili da raggiungere", come i trasporti pesanti e l'industria del calore industriale ad alta temperatura.

Rendere l'idrogeno una parte della pianificazione a lungo termine dei percorsi energetici è quindi fondamentale per molte aziende per una completa decarbonizzazione. Con l'incertezza sulle tempistiche e la necessità di un intervento e di un supporto governativo, le organizzazioni non dovrebbero puntare solo ed esclusivamente sull'idrogeno per adempiere ai loro impegni di Net Zero. L'implementazione di un piano a rotazione che utilizzi le tecnologie esistenti, come il solare e il battery storage, ma che lasci spazio e si prepari a sviluppare tecnologie come l'idrogeno, è ancora la migliore soluzione per la transizione verso un futuro a basse emissioni di carbonio.

Usi commerciali per l'idrogeno

Sono stati fatti enormi progressi nella decarbonizzazione dei sistemi energetici, ma ci sono ancora alcune problematiche come il trasporto e le emissioni di calore industriale. 

L'idrogeno ha il potenziale per aiutare a decarbonizzare molti dei settori e delle applicazioni più difficili.

  • Sostituire il gas naturale per i processi industriali che sono difficili da elettrificare a causa dell'elevato fabbisogno di calore (ad esempio, vetro, acciaio, ceramica) e che, secondo le stime, rappresentano circa il 10% delle emissioni globali di CO2.
  • Sostituire il gas naturale per il riscaldamento, in particolare per le abitazioni o le aziende che non sono adatte per le pompe di calore, o senza un isolamento significativo, potenzialmente in combinazione con le pompe di calore.
  • Fornire flessibilità energetica attraverso l'uso come accumulo di energia a lungo termine, convertendo l'energia in idrogeno durante l'eccesso di fornitura e poi riconvertita quando la domanda aumenta o diminuisce l'offerta.
  • Alimentare i trasporti pesanti, come mezzi di trasporto pesanti, navigazione e aviazione, dove i viaggi a lungo raggio più il peso e le considerazioni sul volume richiedono un combustibile ad alta densità di energia è essenziale.

Prospettive della tecnologia dell'idrogeno

La commercializzazione dell'idrogeno su larga scala, tuttavia, richiederà ancora un po' di tempo. Una stima di tempistica per l'adozione della tecnologia potrebbe essere la seguente.

Nel brevissimo periodo 

  • Uso continuato nei processi industriali di grey hydrogen (ad alta intensità di carbonio)
  • Green hydrogen probabilmente limitato all'utilizzo in alcuni casi di nicchia
  • Progetti pilota esplorativi a idrogeno a basso tenore di carbonio, sostenuti dai governi
  • Pianificazione strategica - ad esempio, formazione della nuova strategia sull'idrogeno della Commissione europea e dell'Alleanza europea per l'idrogeno pulito
  • Conversione di gasdotti di distribuzione del gas di ferro in plastica.

Nel breve - medio periodo

  • Il green hydrogen diventa disponibile in commercio, ma a costi ancora elevati
  • Adozione limitata ad apparecchiature industriali ed elettrodomestici in grado di bruciare idrogeno
  • Idrogeno a basso contenuto di carbonio limitato a progetti di nicchia incentrati su processi ad alta intensità energetica
  • Dal 2025 al 2030, la Commissione Europea punta ad almeno 40GW di elettrolizzatori a idrogeno rinnovabili.

Nel medio - lungo periodo

  • Il blue e green hydrogen potrebbe svolgere un ruolo importante nell'economia a basse emissioni di carbonio
  • L'uso di idrogeno pulito in scala dipende dal livello di supporto normativo e governativo.

Se i governi sostengono la tecnologia e sviluppano il settore della distribuzione dell'idrogeno, allora:

  • Ampio uso di caldaie a idrogeno, che potrebbe essere meno costoso delle pompe di calore
  • Le condutture di trasmissione dell'idrogeno potrebbero rifornire le case e le imprese
  • Il blue hydrogen potrebbe diventare competitivo in termini di costi per sostituire il gas naturale nella produzione di energia elettrica.

La grande opportunità dell'idrogeno

L'idrogeno è essenziale per il nostro futuro Net Zero e può fornire una soluzione economica a lungo termine. Sebbene la commercializzazione non sarà disponibile a breve e sia fortemente dipendente dal sostegno del governo, tutte le aziende dovrebbero inserire in modo flessibile l'idrogeno nel loro percorso energetico oltre il 2030, iniziando a pianificazione ora un futuro a idrogeno. Ciò significa considerare come i sistemi esistenti, ad esempio i motori di cogenerazione, potrebbero essere adattati per funzionare a idrogeno.

Per molti usi finali che utilizzano oggi i combustibili fossili, in particolare il riscaldamento e l'industria, la sostituzione di questa fonte con idrogeno pulito è vista come la via più semplice per ridurre le emissioni a lungo termine. Ci sono impegni politici positivi, in particolare da parte dell'UE, che forniscono segnali incoraggianti sul fatto che l'idrogeno possa fornire il suo ricco potenziale per contribuire al raggiungimento degli obiettivi di Net Zero. L'aumento di scala e la commercializzazione della produzione e della diffusione dell'idrogeno richiede un approccio strategico a livello globale.

Contattaci per scoprire come possiamo aiutare la tua azienda a raggiungere una maggiore efficienza energetica transitando verso un sistema energetico affidabile e sostenibile, che utilizzi le tecnologie ad oggi disponibili e si prepari per un futuro a idrogeno.