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Idrogeno verde

È l’ora dell’idrogeno.

L’elemento più abbondante dell’universo è diventato fonte di interesse e di investimenti in Europa e nel mondo perché può essere la chiave “per un futuro energetico pulito, sicuro ed economico”. Già lo scorso anno la IEA – Agenzia Internazionale dell’Energia sottolineava che “l’’idrogeno pulito sta attualmente godendo di uno slancio politico e commerciale senza precedenti, con il numero di politiche e progetti in tutto il mondo in rapida espansione”.

Cerchiamo geni per l'idrogeno. A noi interessa solo l'idrogeno green

Point Green cerca giovani che hanno idee, brevetti, per la produzione di idrogeno verde. L’obiettivo è sviluppare anche il trasporto pubblico e commerciale: autobus e autocarri, oltre a puntare su navi, treni e aerei a idrogeno. A livello energetico, intendiamo riscaldare edifici pubblici e privati. Generare corrente a basso costo o possibilmente a zero. Noi faremo da incubatori e porteremo, insieme, a compimento l’idea fino alla sua commercializzazione in tutto il mondo. Per aderire scrivi a info@pointgreen.it allegando curriculum, idea, eventuali disegni, progetti business plan. La pandemia Covid-19 ha di fatto accelerato piani e strategie: dall’Unione Europea alla Cina, dai piani ambiziosi della Germania e della Francia, tutti sono interessati all’idrogeno “pulito”, il cui valore di mercato globale dovrebbe raggiungere i 191,8 miliardi di dollari nel 2024. Un fondo UE esistente potrebbe spingersi a investire fino a 30 miliardi di euro nel combustibile. Nel programma biennale da 20 miliardi di euro di sovvenzioni e garanzie dell’UE per incrementare le vendite di veicoli “puliti”, c’è anche l’idea di installare due milioni di stazioni di ricarica per veicoli elettrici e a idrogeno entro il 2025.

Cos'è l'idrogeno

Primo elemento chimico della tavola periodica, l’idrogeno è il “carburante” iniziale delle stelle. Nell’universo, il 92% di ciò che si conosce è formato da idrogeno. Il suo nome significa “generatore d’acqua” e fu coniato nel tardo Settecento. Si può usare per produrre altri composti o come combustibile per produrre energia. Non solo: oggi è possibile produrre, accumulare, spostare e utilizzare l’energia in diversi modi grazie a questo elemento assai versatile. È possibile produrlo impiegando energie rinnovabili, nucleare, gas naturale, carbone e petrolio.Idrogeno: cos’è e perché è interessante per il settore energeticoPuò essere trasportato sotto forma di gas da gasdotti o in forma liquida dalle navi. Può essere trasformato in elettricità e metano come riscaldamento per gli edifici e può essere utilizzato nell’industria chimica, per produrre ammoniaca, concimi per l’agricoltura e prodotti petroliferi, e nell’industria metallurgica per il trattamento dei metalli.

I colori dell'idrogeno

La versatilità dell’idrogeno si combina alla sua anima “green”: dalla sua combustione si produce per lo più acqua, oltre a piccole quantità di ossidi di azoto. Può essere conservato per lunghi periodi di tempo e a su larga scala a costi competitivi, rispetto ai sistemi convenzionali di energy storage su larga scala. “L’Europa ha già notevoli capacità di stoccaggio. La sua rete gas ha una capacità di 36 miliardi di m³ e, supponendo una miscelazione del 10%, potrebbe quindi stoccare immediatamente fino a 100 TWh. In futuro, anche le caverne di sale e i giacimenti di gas esauriti potrebbero servire come stoccaggio. Supponendo una capacità disponibile dell’80%, i 18 miliardi di m³ di caverne di sale in Europa offrono una potenzialità stoccaggio di circa 40 TWh”, segnala la Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking nel report Hydrogen Road Map. L’idrogeno è un vettore energetico flessibile, ideale per decarbonizzare gli usi finali nei trasporti, nel settore residenziale, nell’industria. Tuttavia, ci sono diversi aspetti che non hanno permesso finora all’idrogeno di imporsi nella transizione energetica. Il primo e più importante è legato ai costi di produzione “verde”: dei 500 miliardi di metri cubi prodotti a livello globale, solo una minima percentuale (la IEA stima meno dello 0,1%) deriva dall’elettrolisi, ossia il processo elettrolitico mediante cui è possibile scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno tramite passaggio di energia elettrica prodotta da rinnovabili. Il resto è ottenuto tramite processi chimici impiegando principalmente gas naturale o petrolio. Questo è il suo limite principale e la conseguenza è che, così prodotto, impatta notevolmente sull’ambiente, producendo emissioni importanti di CO2. La sua infiammabilità è un limite relativo dato che è meno infiammabile della benzina e la sua notevole leggerezza favorisce la sua dispersione in spazi aperti in caso di fuga. Inoltre, quando brucia, lo fa molto rapidamente. Un altro ostacolo da superare è l’infrastruttura per la sua distribuzione, oggi ancora arretrata; infine, sottolinea Irena in uno studio dedicato, le normative attuali limitano lo sviluppo di un’industria dell’idrogeno pulito.

L'idrogeno nel mondo

La Cina è il più grande produttore mondiale di idrogeno, con oltre 20 milioni di tonnellate di gas prodotto ogni anno, pari a circa un terzo dei volumi di produzione mondiale.

Ciò significa, al confronto, che l’approvvigionamento della Cina è circa tre volte superiore a quello dell’intera Europa, quest’ultimo a circa 7 milioni di metri cubi all’anno.

Il limite della produzione è quello di non puntare all’idrogeno green: i costi di produzione con la tecnologia di gassificazione del carbone maturo rimangono molto più bassi rispetto a quelli dell’elettrolisi, riferisce Standard & Poor. Tuttavia punta allo sviluppo delle celle a combustibile.

Attualmente il Paese si sta concentrando principalmente sull’uso dell’idrogeno nei trasporti, ma guarda con interesse anche su altre applicazioni, come il riscaldamento degli edifici.

Si prevede che il carburante a idrogeno rappresenterà circa il 10% del sistema energetico cinese entro il 2050, entro il quale la domanda specifica dovrebbe crescere fino a quasi 60 milioni di tonnellate.

Seppure il settore abbia fatto notevoli progressi nella produzione e nell’applicazione delle celle a combustibile e dei relativi componenti, si registra ancora un certo ritardo per quanto riguarda lo stoccaggio e il trasporto dell’idrogeno e le infrastrutture.

A proposito di piani di sviluppo di una rete di trasporti a idrogeno, quelli della Corea del Sud sono molto ambiziosi. Nel suo programma dedicato, l’obiettivo del governo di Seul prevede di promuovere un aumento del numero di auto alimentate a celle combustibili, passando dalle duemila circolanti nel 2018 a 6,2 milioni entro il 2040, diventando il primo Paese produttore di auto fuel cell a livello globale già entro il 2030. Al momento, ci sono solo 14 stazioni di ricarica in Corea, ma il governo prevede di aumentare il numero di stazioni di ricarica fino a 310 entro il 2022 e raggiungere le 1200 entro il 2040.

L’obiettivo è sviluppare anche il trasporto pubblico e commerciale: intende introdurre 40mila autobus e 30mila autocarri, oltre a puntare su navi e treni a idrogeno. A livello energetico, intende arrivare al 2040 a riscaldare circa 940mila edifici con questo elemento.

Il Giappone è stato il primo paese al mondo a crederci, soprattutto per i trasporti: il governo ha stilato per primo un piano strategico per la tecnologia dell’idrogeno e delle celle a combustibile. Ora punta a un nuovo primato: aprire la strada alla creazione delle prime rotte commerciali internazionali per la spedizione di idrogeno pulito dall’Australia e dal Brunei.

In Australia, il governo ha istituito un fondo di finanziamenti per sostenere progetti dedicati allo sviluppo specifico. Denominato Advancing Hydrogen Fund da 300 milioni di dollari sarà amministrato dalla Clean Energy Finance Corporation. Come priorità iniziale, il CEFC cercherà di investire in progetti inclusi nel programma di sovvenzioni Arena da 70 milioni di dollari che mira a dimostrare la fattibilità tecnica e commerciale della produzione di idrogeno su larga scala mediante elettrolisi.


Germania
e Francia. La prima ha approvato proprio in questi giorni una strategia nazionale per l’idrogeno. Il governo propone che la Germania costruisca una capacità di elettrolisi di 5.000 MW entro il 2030 e 10mila MW entro il 2040 per produrre il nuovo combustibile.

Anche la strategia francese per l’idrogeno prevede obiettivi ambiziosi per “ripulire” l’attuale uso dell’idrogeno grigio nell’industria, il più presto possibile. L’obiettivo è il 10% di utilizzo dell’idrogeno verde nell’industria per il 2022 e dal 20% al 40% per il 2027.

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Strategia dell'idrogeno

Nel documento EU è scritto che l’idrogeno “pulito” potrebbe soddisfare il 24% della domanda mondiale di energia entro il 2050, con un fatturato annuo dell’ordine di 630 miliardi di euro.

Inoltre si chiariscono gli obiettivi europei: installare elettrolizzatori per contare almeno su 6 GW di idrogeno rinnovabile nell’UE entro il 2024 e su 40 GW entro il 2030.

Inoltre si punta ad arrivare a produrre fino a 1 milione di tonnellate di idrogeno rinnovabile, per decarbonizzare la produzione di quello esistente, per esempio nel settore chimico, e facilitare l’assorbimento del consumo in nuove applicazioni finali come altri processi industriali e nei trasporti pesanti.

In questa fase, la produzione di elettrolizzatori, anche di grandi dimensioni (fino a 100 MW), deve essere aumentata. Questi potrebbero essere installati accanto ai centri di domanda esistenti nelle raffinerie più grandi, nelle acciaierie e nei complessi chimici.

Tuttavia, al momento, né l’idrogeno rinnovabile né l’idrogeno a basso contenuto di carbonio, in particolare l’idrogeno a base fossile con “cattura” del carbonio (mediante CCS – Carbon Capture and Storage), sono competitivi in termini di costi rispetto all’idrogeno a base fossile. Quelli stimati oggi per quest’ultimo si aggirano intorno a 1,5 euro al chilo per l’UE, fortemente dipendenti dai prezzi del gas naturale, senza considerare il costo della CO2. La quotazione attuale per l’idrogeno a base fossile con la cattura e lo stoccaggio dell’anidride carbonica si aggira su circa 2 euro/kg, e per l’idrogeno verde si arriva a 2,5-5,5 euro/kg.

Però, i fattori tempo e innovazione tecnologica giocano a favore del green hydrogen: i costi degli elettrolizzatori sono già stati ridotti del 60% negli ultimi dieci anni e si prevede che dimezzeranno nel 2030 rispetto a oggi.

Per contare su uno sviluppo concreto della produzione e trasmissione, l’idrogeno avrà bisogno di vari attori. “La politica si concentrerà sulla definizione del quadro normativo per un mercato dell’idrogeno liquido e ben funzionante e sull’incentivazione sia della domanda che dell’offerta nei mercati guida – si spiega nella Strategia – La European Clean Hydrogen Alliance contribuirà a costruire una solida catena di investimenti.

Nell’ambito del piano di ripresa della Commissione, gli strumenti di finanziamento della Next Generation EU, che comprende il programma InvestEU e la ETS Innovation Fund, aumenterà il sostegno finanziario e permetterà di colmare il divario di investimenti per le energie rinnovabili causato dalla crisi conseguente alla pandemia Covid-19.

In una seconda fase, dal 2025 al 2030, l’idrogeno dovrà diventare una parte intrinseca di un sistema energetico integrato con l’obiettivo strategico di installare almeno elettrolizzatori per 40 GW di energia rinnovabile a idrogeno entro il 2030 e produrre fino a 10 milioni di tonnellate di energia rinnovabile l’idrogeno nell’UE.

Investimento sull'idrogeno

Da qui al 2030, gli investimenti in elettrolizzatori potrebbero oscillare tra i 24 e i 42 miliardi di euro. Inoltre, nello stesso periodo, sarebbero necessari 220-340 miliardi di euro per aumentare e direttamente collegare 80-120 GW di capacità di produzione di energia solare ed eolica agli elettrolizzatori per fornire l’energia elettrica necessaria. Investimenti per l’adeguamento della metà degli impianti esistenti con CCS sono stimati a circa 11 miliardi di euro. Gli investimenti cumulativi nell’idrogeno green in Europa potrebbero arrivare a 180-470 miliardi di euro entro il 2050, e nell’ordine di 3-18 miliardi di euro per l’idrogeno fossile a bassa emissione di carbonio.