Per raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050 la Commissione europea punta molto sull’idrogeno verde. L’8 luglio 2020 ha lanciato la Strategia sull’idrogeno per incrementare la produzione di questo vettore e coprire una buona fetta del fabbisogno energetico di tutta l’Europa. La produzione massiccia di idrogeno verde, però, sembra ancora lontana: è ritenuta poco conveniente e avrebbe bisogno di elettrolizzatori più grandi per progetti di più ampia portata.

Se il termine idrogeno sembra ormai andare di moda, ci sono molti aspetti ancora da capire e nodi da sciogliere. Canale Energia fa una lunga riflessione con Luigi Mazzocchi, direttore del dipartimento Tecnologie di generazione e Materiali di Rse, sulle vere potenzialità del vettore idrogeno, prendendo spunto anche dalla recente monografia pubblicata dall’Rse.

Perché puntare sull’idrogeno verde prodotto da elettrolisi da qui al 2050, anno fissato dall’Unione europea per il raggiungimento della neutralità carbonica?

Perché in uno scenario da qui ai prossimi 10-30 anni consente di creare una sinergia tra la produzione elettrica non programmabile e l’uso finale, meglio se a corto raggio. Se prevedo di incrementare la produzione di idrogeno rinnovabile posso installare meno batterie e usare subito l’energia che i consumi elettrici non assorbono. Altrimenti dovrei stoccarla per molto tempo, anche mesi, cosa che è impensabile. Guardare al quadro nel suo complesso e pensare di usare questo vettore, in sostituzione alle fonti fossili, anche lì dove l’energia elettrica non arriva, secondo me è il senso di guardare all’idrogeno verde.

Non ci aspettiamo da qui al 2050 un aumento della domanda di energia. Da un lato per via dei progressi fatti sul fronte dell’efficientamento energetico che aiuteranno a ridurre i consumi. Dall’altro perché gli scenari socio-demografici sono cambiati anche a causa della pandemia di Covid-19 e ci si attende una lenta decrescita della popolazione. Se ora consumiamo in Italia circa 300 TWh l’anno, ne consumeremo forse 450, che non è molto se si considera la percentuale crescente di energia elettrica nei consumi finali. La produzione da rinnovabili, per scalzare radicalmente quella da fossili, ha bisogno di invadere anche altri settori, difficilmente elettrificabili.

Quando parliamo di idrogeno verde è realmente tale?
Alla domanda se l’idrogeno prodotto da elettrolisi sia effettivamente verde non c’è una risposta univoca. La produzione di elettricità è variabile nell’arco della giornata e dipende dalla fonte: talvolta l’impianto cosiddetto marginale è alimentato con il gas, talvolta con il carbone, altre volte è fotovoltaico etc. Parlando poi del fattore costo, il gap tra quello prodotto da fonti intermittenti e quello prodotto da fonti fossili, anche nel caso di adoperare sistemi per la cattura e l’utilizzo di carbonio, è ancora molto grande. In ogni caso, il costo di produzione non si abbassa né se l’impianto lavora troppo poco, ad esempio 1.000 ore in un anno, né se il costo variabile dell’elettricità è alto ed è frutto di elevate emissioni. Il punto intermedio di massima convenienza potrebbe esserci se l’impianto alimentato con rinnovabili lavorasse circa 2.000-3.000 ore l’anno.

L’elettrolisi è un processo davvero efficiente e conveniente?
Proseguendo lungo il percorso di decarbonizzazione, migliorerà la tecnologia e l’efficienza dell’elettrolizzatore. La crescita della produzione rinnovabile aiuterà a trovare elettricità con costo variabile basso e con emissioni nulle. Questo favorirà l’utilizzo dell’idrogeno verde. Del resto, è lo stesso meccanismo che abbiamo visto con la crescita del fotovoltaico.
Perché elettrificare sempre di più i consumi di energia? Ritengo ad esempio che la pompa di calore sia la soluzione più efficiente e la tecnologia più utile per fornire calore agli edifici. L’energia elettrica si può applicare negli autoveicoli, nel residenziale e in parte nell’industria. L’idrogeno diventa l’alternativa dove l’energia elettrica incontra più ostacoli. In certi casi, il combustibile fossile non è solo una fonte di energia ma è anche un elemento chimico che produce una reazione di riduzione. L’agente riducente è solitamente il carbone o il gas, ma posso usare l’idrogeno in tanti settori, come nella produzione di acciaio.

Oggi la maggior parte di idrogeno è grigio, prodotto da fonti fossili… Siamo davvero sicuri di riuscire a virare verso quello verde?
Dimentichiamo l’idrogeno grigio, che oggi è il più prodotto e adoperato ad esempio nelle raffinerie o per ottenere l’ammoniaca. In questo caso si parte dal gas naturale per trasformarlo, tramite il processo di steam reforming, in una miscela contenente idrogeno. L’industria si è organizzata in tal senso e continuerà a produrlo ancora per diversi anni: prima di investire e affrontare un aumento dei costi ha bisogno di regole certe. Però l’idrogeno grigio non è una prospettiva interessante, dato che comporta rilevanti emissioni di anidride carbonica. L’elemento carbonio presente nel gas naturale va nell’atmosfera, a meno che non si adottino sistemi di cattura e utilizzo del carbonio. In questo caso si parla di idrogeno blu, perché si abbinano i sistemi di cattura e stoccaggio della CO2 (cosiddetta Ccs) allo steam reforming.

Quando si parla di sistemi di cattura e utilizzo del carbonio in certi termini si avalla una forma mentis e un sistema di produzione energetica ancora basato sulle fonti fossili. D’altro canto, l’idrogeno blu sembra essere l’incontro tra la convenienza economica per le imprese e il maggior rispetto dell’ambiente… 
In una recente relazione, la Corte dei conti europea ha dichiarato che le risorse di ricerca e sviluppo spese per la cattura del carbonio non hanno prodotto gli effetti attesi. È un dato di fatto che la Ccs non ha prodotto risultati concreti, in primo luogo per via delle difficoltà autorizzative e di problemi di accettabilità sociale. In conclusione, è vero che rappresenta ancora un modo di usare combustibili fossili, ma è altrettanto vero che riflette un maggior rispetto per l’ambiente. Si può pensare all’idrogeno blu in una fase transitoria, durante la quale è possibile ottenere gli effetti della decarbonizzazione con costi più bassi, almeno oggi, rispetto all’uso delle rinnovabili.

Circolano dubbi anche sulla miscelazione del gas, su cui grandi protagonisti del panorama energetico nazionale e internazionale stanno puntando, che in realtà rischia di compromettere la qualità dell’idrogeno…
Parlando di convenienza, la miscelazione del gas non sembra una strada molto efficace. Se si riesce a usare l’idrogeno puro è certamente meglio. D’altro canto, nella situazione in cui la quota di rinnovabili dovesse crescere velocemente e il consumo di idrogeno non altrettanto, la rete del gas è perfetta perché è sede di grandi flussi di gas e consente di usare il vettore idrogeno in blending senza sostanziali modifiche a carico degli utilizzatori. In tal caso, rappresenta la soluzione più immediata e flessibile, una valvola di sfogo che evita il puro e semplice spreco di energia rinnovabile.

Forse una delle più interessanti applicazioni dell’idrogeno è la produzione di biocarburanti sintetici per la riduzione delle emissioni nel settore trasporti. Lo ritiene un valido alleato?
L’auto elettrica sembra la soluzione per la decarbonizzazione del settore trasporti individuali. Le case automobilistiche ci stanno puntando e sono indotte a farlo, anche perché altrimenti sarebbero sanzionate per un parco circolante troppo inquinante. Tra le altre soluzioni per un futuro decarbonizzato, nel trasporto a terra, in mare e in cielo, penso ai carburanti elettrici o alternativi. Una possibilità è anche ottenerli dalle biomasse, tramite reazioni di anidride carbonica da materia prima organica e idrogeno derivante da elettrolisi. Questo incrementerà la sinergia tra la produzione elettrica non programmabile e il suo utilizzo finale, nell’ottica di decarbonizzare settori su cui oggi è più difficile intervenire.

Un’ultima domanda. Perché di idrogeno si parlava tanto già 20 anni fa ma, nonostante i progressi fatti in ricerca e sviluppo, il suo utilizzo non è mai decollato?
Già nei primi 2000 c’è stata una fase di entusiasmo collettivo, ma l’economia dell’idrogeno si affacciava a problemi che se oggi sono difficili, prima erano insormontabili. Mi riferisco alle barriere tecnologiche, come affidabilità e prestazioni non ancora ottimali, ed economiche. Chi ha provato ha ottenuto risultati poco interessanti. Questi fenomeni, in parte anche di opinione, si sono disinnescati alla stessa velocità con cui sono nati. Oggi lo scenario è cambiato. Non solo la tecnologia è migliorata, ma è anche cresciuta l’attenzione verso l’ambiente, anche nelle persone comuni e non addette ai lavori. Per procedere nella decarbonizzazione, che come si è visto, è un meccanismo complesso, occorre dare alle aziende segnali chiari e coerenti per capire come investire, fissando obiettivi e regole certi e stabili su tempi di qualche decennio.

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