L’idrogeno come vettore energetico
In un contesto di crescente urgenza di decarbonizzazione e contrasto dei cambiamenti climatici, l’idrogeno rappresenta un’opportunità fondamentale, in particolare per il possibile ruolo nell’evoluzione del settore energetico, responsabile di oltre l’80% delle emissioni di CO2 in atmosfera1.
Esso rappresenta una concreta potenzialità non solo in utilizzo diretto come fonte di energia, in processi di combustione all’interno di contesti industriali, ma soprattutto come vettore energetico potenzialmente in grado di sostituire gli attuali combustibili fossili. È infatti utilizzabile in un ampio spettro di settori, che vanno dalle industrie pesanti, alla mobilità, alle applicazioni domestiche e che, qualora sia prodotto tramite l’utilizzo di energie rinnovabili, non implica nessuna emissione di CO2 in atmosfera nell’intero ciclo di utilizzo.
Colori dell’idrogeno
In dipendenza dell’origine e delle metodologie di produzione, viene definita una “palette” di colori che l’idrogeno può conseguire.
- Grey: idrogeno prodotto tramite Steam Methane Reforming (SMR) da gas. Questa metodologia implica emissioni di CO2 in atmosfera;
- Blue: idrogeno prodotto seguendo la stessa metodologia del grey ma con Carbon Capture a valle del processo, con conseguente riduzione delle emissioni di CO2;
- Turquoise: sistema di produzione che si basa sulla pirolisi del gas naturale tramite forni alimentati ad energia elettrica (EE). L’unico materiale di scarto è il carbone, il quale può essere utilizzato per altri scopi industriali. La produzione è potenzialmente green in caso in cui l’EE sia di origine 100%;
- Green: idrogeno prodotto da elettrolisi dell’acqua tramite elettrolizzatore. Questa metodologia non emette CO2 e può essere considerata 100% green. Il processo produce, inoltre, ossigeno che può essere utilizzato come prodotto industriale aggiuntivo.
L’opportunità dell’idrogeno in Italia
La convergenza di diversi fattori sta creando, per la prima volta nella storia, le condizioni per un reale sviluppo su larga scala dell’idrogeno. In primis, un’ampia consapevolezza da parte di politici, imprese e cittadini sull’effetto dei cambiamenti climatici e sull’importanza di contrastarli in modo efficace. Secondariamente, lo sviluppo tecnologico che sta riducendo il gap di costo dell’idrogeno rispetto ad altri vettori energetici. Infine, l’idrogeno è allineato agli interessi di numerosi operatori economici (produttori di energia elettrica da fonti rinnovabili, paesi che producono idrocarburi, aziende dell’industria pesante, …). La definizione di numerose strategie nazionali sull’idrogeno (tra le più recenti quelle di Germania, Portogallo, Paesi Bassi e Australia) testimonia la crescente attenzione globale a questa opportunità. Recenti stime identificano come raggiungibili alcuni importanti obiettivi: l’idrogeno potrà rappresentare il 20-25% dei consumi finali di energia al 2050 in Italia. In tempi più brevi, ovvero alla fine di questo decennio, questa percentuale potrà già raggiungere il 2-5%.
Il reale perseguimento di questi risultati dipenderà sia dall’impegno e dalla collaborazione degli operatori privati, attivi nelle diverse fasi della catena del valore, sia dal supporto del settore pubblico, attraverso la creazione di un contesto che ne faciliti e ne renda agevole ed efficace l’azione. A titolo di esempio, si pensi alla definizione di regole e standard coordinati a livello internazionale, alla semplificazione dei processi autorizzativi, all’introduzione di sistemi di incentivazione mirati e non distorsivi, alla facilitazione di accordi a livello Europeo ed internazionale.
Un ruolo chiave delle Istituzioni è anche legato alla urgente pianificazione del rilancio dell’economia post-CoVid19, con una disponibilità di fondi senza precedenti (in primis i 209 Mld€ del Recovery and Resilience facility, oltre a ulteriori programmi di finanziamento europeo, tanto nuovi quanto tradizionali, come ad esempio il Just Transition Fund e l’Invest-EU).
Questo momento rappresenta una grande opportunità di promuovere lo sviluppo dell’idrogeno qualificando l’Italia come capofila. L’ottenimento e l’utilizzo di molti dei fondi suddetti richiede piani e progetti attuativi precisi.
Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza
Di recente pubblicazione, il testo del PNRR prevede un totale di circa 24 Mld€ da investire nello sviluppo delle energie rinnovabili, con un particolare focus dedicato in particolare allo sviluppo della filiera dell’idrogeno. Nello specifico, oltre 3 Mld€ sono dedicati alla promozione della produzione, della distribuzione e dell’utilizzo finale di H2.
Una grande spinta è data dunque a livello istituzionale, che prevede il completamento di 31 progetti dedicati alla catena del valore dell’idrogeno entro il 2026. Ciò a sottolineare come questa tecnologia, ancora non largamente diffusa in Italia ma molto conosciuta in ambito internazionale, sia già attualmente utilizzabile oltre che una grande opportunità di investimento.
Applicazioni e Domanda di idrogeno
Sulla base delle più recenti simulazioni, nel 2050 l’idrogeno potrà coprire in Italia fino a ~25 Mtep2 dei consumi finali di energia (20-25% dei consumi finali complessivi attuali3), con un ramp-up di ~4 Mtep nel 2030 e ~15 Mtep nel 2040. Le principali applicazioni sono
- Di natura industriale (potenziale fino a 12 Mtep nel 2050, ~40% dei consumi di settore), come feedstock di processi chimici e petrolchimici, ma anche come combustibile per settori energivori (g. ceramica, vetro, cementifici, …).
- Nell’ambito dei trasporti (potenziale fino a 7 Mtep nel 2050, 15-20% dei consumi di settore), con applicazioni principalmente heavy duty (navi, camion, bus e treni – per quanto riguarda il trasporto su rotaia sono già state identificate le prime 25 tratte in Italia da convertire con un investimento di oltre 1 Mld€), ma anche su passenger cars e veicoli. Da menzionare anche il ruolo dell’idrogeno per la realizzazione dei cosiddetti “green ports” (i.e. la decarbonizzazione delle attività in ambito portuale, con investimento che si aggirano attorno al Mld di € su 4 aree portuali).
- In ambito civile, cioè per riscaldamento residenziale (potenziale sino a 5 Mtep nel 2050, ~10% dei consumi di settore).
In aggiunta si può considerare l’opportunità di generazione di energia elettrica da idrogeno, in un ciclo power-to-hydrogen- to-power, dove l’idrogeno funge da vettore efficiente di stoccaggio dell’energia elettrica.
Produzione
La configurazione della produzione di idrogeno green, in particolare se prodotto con energia da solare fotovoltaico, senza tuttavia tralasciare altre modalità (i.e. eolico, idroelettrico, …), è di particolare interesse per l’Italia, data la sua posizione strategica al centro del Mediterraneo, e definisce una serie di opportunità, non necessariamente alternative. Infatti, per il Paese è altamente percorribile l’opzione di utilizzare l’idrogeno per la decarbonizzazione di alcuni settori di utilizzo, imponendo percentuali di penetrazione di idrogeno pulito in analogia con quanto fatto con i bio- combustibili nel settore della mobilità. Tale requisito potrebbe essere soddisfatto con una fornitura fisica di idrogeno oppure con un sistema di certificati e servirebbe lo scopo di stimolare una filiera produttiva importante in Italia, sfruttando anche le possibilità di accogliere idrogeno all’interno della rete gas. Al fine di raggiungere l’importante quota di mercato stimata, è anche possibile pensare di produrre idrogeno in Nord Africa (Algeria e Tunisia in primis, ma anche altri paesi), sfruttando l’energia solare prodotta in una delle aree con il maggiore irraggiamento del pianeta e trasportarlo in Europa attraverso le infrastrutture esistenti (gasdotti), con investimenti addizionali limitati. In questo modo, l’Italia diventerebbe un hub dell’idrogeno da energia solare, così come, nel nord Europa, si stanno costituendo hub di idrogeno da energia eolica (e.g. Paesi Bassi, Germania, Danimarca).
Possibili scenari
Uno sforzo collettivo a livello nazionale è necessario affinché l’Italia possa costruire una leadership nello sviluppo dell’idrogeno, qualificandosi come capofila nello sviluppo tecnologico e protagonista nella sfida della decarbonizzazione. In poche occasioni come in questa fase storica è stato possibile identificare con chiarezza un’opportunità e obiettivo di interesse nazionale capace di sintetizzare il miglioramento della sostenibilità ambientale, la spinta per lo sviluppo economico (peraltro indirizzabile su aree del paese con maggiori necessità) e la costruzione di un’industria nazionale di eccellenza.
A tal riguardo, l’intera area industriale di Padova mostra grandi potenzialità in termini di potenziale utilizzo, viste l’altissima concentrazione di aziende che potrebbero giovare dell’utilizzo dell’idrogeno. La grande concentrazione, unita alla vasta differenziazione degli industriali potrà portare con assoluta certezza ad un aumento significativo dello sviluppo economico.
Guido Casellato
CEO
h2c spa
1 Dato riferiti all’Unione Europea
2 Milioni di Tonnellate di Petrolio equivalente. 25 Mtep sono pari a 95-100 Miliardi di metri cubi di idrogeno
3 125 Mtep nel 2017 (fonte BEN), la percentuale sarebbe più elevata considerando una riduzione dei consumi complessivi grazie ad interventi di efficientamento energetici
