Idrogeno verde: una strada verso la decarbonizzazione

Approfondiamo insieme il concetto di idrogeno verde

Uno degli obiettivi che l'Europa si è posta di raggiungere entro il 2050 è la decarbonizzazione. Nei nostri articoli precedenti abbiamo visto come nuove tecnologie, come l’Intelligenza Artificiale, le criptovalute, le smart grid e il capacity market possano aiutare il continente a procedere verso un mondo sempre più green.

In questo articolo vedremo invece un elemento che è sempre più nominato e che potrebbe aiutare l’Europa a raggiungere la carbon neutrality. Stiamo parlando dell’idrogeno verde, un’alternativa efficace, sostenibile e più pulita dei tradizionali combustibili fossili.

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Cos’è l’idrogeno verde?

Come si può facilmente interpretare dal nome, l’idrogeno verde è la variante green dell’idrogeno. A differenza dell’idrogeno grigio e l’idrogeno blu, l’idrogeno verde viene generato senza andare a impattare l’ambiente grazie all’elettrolisi dell’acqua alimentata a energia rinnovabile. Questa opzione green si distingue dal tradizionale idrogeno grigio che viene generato con lo steam reforming del metano e disperde nell’atmosfera moltissima CO2, impattando negativamente l’ecosistema ambientale. Come l’idrogeno grigio, anche l'idrogeno blu viene prodotto nella stessa maniera. Tuttavia, questa variante riesce a catturare le particelle di CO2 così che non vengano emesse nell’atmosfera.

Ma entriamo ora nello specifico e vediamo come si produce l’idrogeno verde.

La produzione dell’idrogeno verde

Come abbiamo accennato, circa il 95% dell’idrogeno utilizzato sul nostro Pianeta viene generato dal reforming del metano o da gassificazione del carbone: due processi molto economici, ma che aumentano notevolmente la carbon footprint. Tuttavia, negli ultimi anni, si sono introdotti nuovi metodi per ricavare l’idrogeno, quali processi termochimici o l'elettrolisi dell’acqua. Quest’ultimo processo avviene mediante elettrolizzatori, i quali possono diventare davvero sostenibili qualora fossero alimentati da fonti rinnovabili come l'energia solare o eolica.

Ad oggi, questi impianti non sono ancora competitivi sul mercato dal punto di vista economico. Tuttavia, si sta assistendo a un enorme progresso nel mondo delle rinnovabili che permette di abbattere il costo del kWh e quindi di rendere più competitivo l’utilizzo dell'idrogeno verde.

A questo punto ti starai chiedendo come funziona un impianto di questo tipo. Te lo spieghiamo in poche parole. Il punto chiave è l'elettrolizzazione, processo in cui avviene la separazione dell’acqua in idrogeno e ossigeno. Successivamente l’acqua viene messa a contatto con due elettrodi, un anodo a carica positiva e un catodo a carica negativa. La carica elettrica divide le molecole in ioni idrogeno e ioni idrossido. Grazie al catodo gli ioni idrogeno acquisiscono elettroni in una reazione di riduzione e diventano idrogeno gassoso. Al contrario, grazie all’anodo, gli ioni idrossido cedono elettroni in una riduzione di ossidazione, creando così ossigeno.

Se l’elettrolizzatore è in vicinanza di un impianto a fonti rinnovabili, questo potrà essere alimentato a energia pulita e produrre idrogeno in un modo 100% sostenibile.

I vantaggi dell’idrogeno verde

Non solo l’idrogeno verde è un materiale super efficiente che viene prodotto a impatto zero, ma porta con sé i seguenti benefici:

• Ha un’alta densità energetica: 1kg di idrogeno verde contiene la stessa quantità di energia di 2,4 kg di metano o 2,8 kg di benzina
• È di facile stoccaggio e trasporto
• Ha un’alta efficienza di conversione. Se prendiamo l’esempio di un’automobile a idrogeno, circa il 60% dell’energia chimica dell’idrogeno viene convertita in energia motrice. Al contrario, il rendimento meccanico di motori termici, ad esempio quelli a benzina o a gasolio, varia dal 20% al 35%
• È il vettore energetico più efficiente grazie alla facilità con cui l’energia elettrica può essere trasformata in idrogeno
• Non produce emissioni inquinanti

Idrogeno verde: alcune previsioni

Numerosi paesi nel mondo hanno già stanziato dei fondi per incrementare la produzione di idrogeno verde che andranno ad alimentare diverse infrastrutture che potrebbero funzionare grazie a questa risorsa.

Secondo un rapporto di Bloomberg, il mercato mondiale potrebbe quadruplicare i volumi di produzione di idrogeno verde, soprattutto grazie alla spinta cinese e statunitense.

Il ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica (MASE) ha recentemente confermato un  investimento di 500 milioni di euro per inaugurare, entro il 2026, il primo grande impianto italiano per la produzione di elettrolizzatori. Questi dispositivi elettrochimici consentiranno di rompere le molecole dell’acqua separando l’idrogeno dall’ossigeno, producendo così l'idrogeno verde.

Inoltre, si prevede che entro il 2023 ci sarà la costruzione di impianti di produzione di idrogeno alimentati a energia solare, e almeno 22 paesi nel mondo introdurranno una strategia nazionale per questo elemento.

Di certo c’è una linea comune a questi sviluppi: il mondo si sta spingendo sempre più verso questa fonte di energia pulita.

Di seguito ti mostriamo un'infografica che riporta le stime previste dalla Commissione Europea sui costi di produzione dell'idrogeno verde in Europa:

Secondo le previsioni di DNV la diffusione dell'idrogeno è troppo lenta

Secondo le analisi del rapporto Hydrogen Forecast to 2050 compiuto da DNV, un ente indipendente attivo nella gestione del rischio e delle assicurazioni, la diffusione dell'idrogeno è ancora troppo lenta. A questa velocità si rischia di non rispettare gli Accordi di Parigi. Ai ritmi attuali, alla fine del decennio la quantità di questo vettore energetico nel mix globale arriverà soltanto allo 0,5%, per poi salire ad appena il 5% nel 2050. Ma per quella data la diffusione reale dovrebbe almeno triplicare, salendo al 15%, per aumentare le chances di tenere la temperatura globale sotto gli 1,5° C.

Lanciata la prima piattaforma di produzione per l’idrogeno verde offshore

Il 22 settembre 2022 il produttore francese Lhyfe ha lanciato nel porto di Saint-Nazaire il primo generatore al mondo di idrogeno verde offshore, una piattaforma dimostrativa di elettrolisi unica nel suo genere.

La struttura inaugura una fase pilota di sperimentazione che durerà sei mesi; periodo in cui l’azienda registrerà i primi dati di produzione e metterà alla prova, nelle condizioni protette del porto, tutti i sistemi “di bordo”.

Successivamente, al termine del periodo di prova, il dimostratore trascorrerà altri 12 mesi al largo della costa atlantica, in prossimità di una turbina eolica galleggiante da cui prenderà energia per il suo funzionamento.

Ma come funziona questa innovativa piattaforma? Sealhyfe funziona in modo completamente automatico, senza l’intervento fisico di un operatore, salvo per gli interventi di manutenzione programmata. Il sistema è dotato di dissalatori e sistemi di raffreddamento e dovrebbe poter produrre 400 kg di idrogeno al giorno.

Idrogeno verde: una realtà sempre più vicina

Tra i paesi che maggiormente stanno dando una spinta alla decarbonizzazione ci sono Germania e Canada, che hanno da poco siglato una nuova “Alleanza per l’idrogeno”. L’obiettivo è quello di stabilire una stretta collaborazione commerciale per prossimi anni. In base all’accordo, il Canada andrà avanti con la produzione di idrogeno, in particolare quello ottenuto con elettricità rinnovabile, per l’esportazione in Germania. Berlino, a sua volta, sosterrà i potenziali importatori e consumatori di H2 verde.

Nonostante numerosi Governi si stiano impegnando a seguire una politica di decarbonizzazione, non sempre i piani pensati sono facilmente realizzabili. Infatti, per la realizzazione di processi di elettrolisi viene richiesta una grande quantità di energia elettrica pulita. Tuttavia, negli ultimi anni, grazie al boom delle rinnovabili si sta agevolando la produzione di idrogeno verde.

E per i prezzi? L’abbassamento dei costi di produzione e la crescita della domanda potrebbe portare il prezzo dell’idrogeno verde dagli attuali 6$ al Kg, fino a 1,7$ al Kg entro il 2050.

Conclusione

Numerosi paesi europei e mondiali stanno investendo in innovazioni e tecnologie per continuare il processo di decarbonizzazione e offrire stili di vita più sostenibili che contrastino il surriscaldamento globale e il cambiamento climatico.

Anche noi di Otovo in piccolo abbiamo a cuore il concetto di sostenibilità e la nostra missione è quella di installare il maggior numero di impianti fotovoltaici sulla maggior parte dei tetti degli italiani.

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Domande frequenti

Come si produce l’idrogeno verde?

L’idrogeno verde si produce attraverso il processo chimico dell’elettrolisi. Per ottenere questo elemento l’acqua viene scissa in idrogeno e ossigeno grazie al contatto con due elettrodi.