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H2: cos'è l'idrogeno e come può sostenere il Net Zero?

L'idrogeno è stato promosso per molti anni come un'opzione chiave per la decarbonizzazione, sebbene attualmente sia usato solo su piccola scala. Ora, però, sta generando un rinnovato interesse come parte fondamentale del percorso verso il Net Zero. Cos'è dunque l'idrogeno, e come potrebbe svilupparsi in futuro?

Che cos'è l'idrogeno?

L'idrogeno è un gas incolore altamente reattivo, che forma miscele esplosive con l'aria. Per questo motivo, il suo potenziale come fonte di energia è riconosciuto da tempo. La sua caratteristica più importante è che si può bruciare senza emettere CO2 o gas a effetto serra (GHG) nel punto di combustione (punto di utilizzo).
Può anche essere usato in una "cella a combustibile" (fuel cell) per convertire la sua energia in elettricità. In entrambi i casi, l'unico prodotto di scarto è l'acqua, quindi, in questo senso, l'energia da idrogeno è energia pulita.
Per questo motivo, l'idrogeno sta generando un forte interesse come alternativa versatile e a lungo termine all’utilizzo di combustibili fossili ed è probabile che in futuro faccia parte del mix energetico sostenibile nel percorso verso il Net Zero di molte aziende.

Quali sono le sfide nell'uso dell'idrogeno?

L'idrogeno è uno degli elementi più abbondanti al mondo ma, a causa della sua reattività, quasi non esistono fonti naturali abbondanti di idrogeno puro sulla Terra. Quindi una delle più grandi sfide consiste nel produrre l'idrogeno da composti che lo contengono, come, ad esempio, il metano e l'acqua.
Purtroppo, questo comporta un uso di energia in modo intensivo e, nella maggior parte della produzione attuale di idrogeno, provoca emissioni di CO2 e di gas serra.
Così, seppure l'idrogeno è un'energia pulita quando viene bruciato da solo, le "emissioni del ciclo di vita" della sua produzione rappresentano una grande sfida, senza contare ulteriori questioni come il costo, la sicurezza e la disponibilità di infrastrutture.

È possibile produrre idrogeno senza emissioni di CO2

Ci sono molti modi per produrre idrogeno e alcuni sono più emissivi di altri. Convenzionalmente si assegna a ciascuno di essi un "codice colore".
Naturalmente, l'idrogeno prodotto è sempre un gas incolore, quindi i nomi dei processi non hanno nulla a che fare con la colorazione dell’elemento, né ci sono definizioni universalmente accettate per i colori usati. I più comuni sono tre:
 

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Grey hydrogen
Il principale processo di creazione dell'idrogeno oggi è il reforming del metano a vapore (SMR), conosciuto come "idrogeno grigio". Questo processo combina vapore e metano ad alta temperatura per creare idrogeno, ma, purtroppo, la reazione chimica rilascia anidride carbonica (CO2) come prodotto di scarto, quindi questo processo non può essere considerato a basso contenuto di CO2.
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Blu hydrogen
Questo processo utilizza lo stesso metodo del Grey hydrogen, con un adattamento significativo: le emissioni di CO₂ vengono catturate, immagazzinate e utilizzate, al fine di ridurle sulla base del ciclo di vita.
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Green hydrogen
L'"idrogeno verde" è il metodo di produzione più ecologico. In questo processo, l'idrogeno viene prodotto per elettrolisi dell'acqua - in altre parole, si usa l'elettricità per dividere l'acqua (H20) in idrogeno e ossigeno. Se l'energia usata per alimentare questo processo è rinnovabile, allora l'idrogeno verde è privo di emissioni.

Ci sono ulteriori modi per produrre idrogeno. Per esempio, nel novembre 2021 Centrica ha acquisito una quota di minoranza in HiiROC, una società la cui tecnologia converte il metano in idrogeno e nerofumo (carbon black, una forma solida di carbonio). Questa tecnologia di ‘turquoise hydrogen’ ha un costo paragonabile all'idrogeno grigio, ma senza le emissioni.

Quanto sono diffusi l'idrogeno blu e quello verde?

L’Europa ha già da tempo riconosciuto il grande potenziale dell’idrogeno, includendolo nel mix energetico finalizzato alla riduzione delle emissioni di CO2 entro il 2050. Nel luglio del 2020, infatti, la Commissione Europea ha presentato una strategia ad hoc: "A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe”, che delinea il percorso comune europeo per incentivare l’uso dell’idrogeno in tutti gli Stati membri, secondo quanto stabilito dal Green Deal europeo.

E anche il governo italiano sta adattando la sua strategia a quella europea per sviluppare il mercato del green hydrogen, con l’obiettivo di installare nel nostro Paese almeno 5 GW di capacità di elettrolisi entro il 2030.
Lo scorso mese, infatti, è partito il via dal Ministero della Transizione Ecologica al Decreto che dà attuazione all’Investimento 5.2 (M2C2) del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza. La misura mette a disposizione 450 milioni di euro per finanziare progetti finalizzati allo sviluppo della filiera dell’idrogeno verde, riconosciuto come ‘elemento fondamentale nel processo di decarbonizzazione dell'industria, dei trasporti e del terziario’.

Il Decreto, in fase di registrazione presso la Corte dei Conti, ripartisce le risorse del PNRR tra le diverse linee progettuali individuate per la realizzazione di impianti per la produzione di elettrolizzatori, i macchinari che consentono di scomporre le molecole di acqua in ossigeno e idrogeno, utilizzando energia pulita da fonti rinnovabili, con l’obiettivo di realizzare entro giugno 2026 una filiera tutta italiana con stabilimenti che producano elettrolizzatori e componenti associati, per una potenza complessiva annua di almeno 1 gigawatt, che consentirà di soddisfare la domanda di idrogeno verde.
Attraverso questo investimento, l’Italia punta a espandere il mercato dell’idrogeno e a diventare leader in un settore altamente innovativo, creando nuove competenze e posti di lavoro.

E l'infrastruttura dell'idrogeno?

L'idrogeno, come il gas naturale, è altamente infiammabile, quindi deve essere prodotto, immagazzinato e trasportato in modo sicuro. Attualmente c'è poca infrastruttura energetica specifica per l'idrogeno, necessaria per il suo sviluppo. Tali restrizioni infrastrutturali rendono difficile la diffusione di questa tecnologia su larga scala.

Nel suo documento programmatico la Commissione Europea ha evidenziato tra i punti cardine della strategia la necessità di realizzare un’infrastruttura per il trasporto dell’idrogeno, indispensabile per collegare la domanda e l’offerta. Il fabbisogno di nuove reti, almeno in un primo periodo resterà comunque contenuto considerando che la domanda dell’idrogeno potrà essere “soddisfatta dalla produzione in sito, realizzata in agglomerati industriali sfruttando quei collegamenti già esistenti”

Qual è il potenziale dell'idrogeno per le aziende?

Molte grandi aziende stanno, ovviamente, pensando a come decarbonizzare e raggiungere il Net Zero, sia nel medio che nel lungo periodo, con soluzioni a idrogeno.

In Centrica stiamo lavorando per garantire che le nostre soluzioni di cogenerazione possano affrontare le sfide tecniche e commerciali del raggiungimento del Net Zero, includendo l’idrogeno nel mix energetico aziendale. Gli impianti di cogenerazione su piccola scala, ad esempio, possono già funzionare con una miscela di idrogeno al 20%, senza alcun impatto sulla produzione e sull’efficienza. Stiamo sviluppando, inoltre, una soluzione di cogenerazione a idrogeno miscelato al 20% su una vasta gamma di motori e stiamo conducendo ulteriori test per l'intervallo 20-40%, al fine di rendere a prova di futuro gli impianti di cogenerazioe nella potenziale adozione di un'infrastruttura nazionale a idrogeno miscelato.

All’interno della nostra consolidata partnership con MTU, infine, siamo in fase di test per impianti CHP con motori monocilindrici alimentati al 100% a idrogeno, per cui si prevede un’efficienza elettrica superiore al 40%. Una soluzione che sarà disponibile già a partire dal 2024.

Rendere l'idrogeno una parte della pianificazione a lungo termine del percorso energetico è importante. Significa essere pronti a trarre i vantaggi dalle tecnologie dell'idrogeno quando diventeranno commercialmente disponibili su larga scala e sfruttare questo nuovo approccio per decarbonizzare completamente i propri processi.
Contatta il nostro team di esperti per discutere della strategia di Net Zero della tua azienda e di come l'idrogeno e altre tecnologie innovative possono fornire un prezioso contributo nel percorso verso la decarbonizzazione.