Filiera Idrogeno: 3.7 STOCCAGGIO

STOCCAGGIO

Lo stoccaggio è un tema tra i più strategici e specifici dell’intera filiera per l’uso dell’idrogeno come vettore energetico imprescindibile per una profonda decarbonizzazione. In tale ambito trovano sede diverse tematiche che ruotano in primo luogo sulla modalità di stoccaggio dell’idrogeno (e.g. fase gassosa, liquida o mediante carriers) e delle quantità in gioco. In particolare, verranno analizzate le modalità di stoccaggio per usi stazionari e per la mobilità.

Stoccaggio Idrogeno

In unità geologiche

Si tratta di tecnologie finalizzate allo
stoccaggio di elevate quantità di idrogeno, tipicamente destinate all’immagazzinamento dell’energia rinnovabile su base stagionale. L’idrogeno viene, ad oggi, immagazzinato in cavità sotterranee di origine artificiale, in fase gassosa, a pressioni generalmente inferiori a quelle adottate dalle altre tipologie di stoccaggio, nel rispetto delle caratteristiche meccaniche della struttura geologica. Esistono studi e progetti di sviluppo per immagazzinare l’idrogeno in miscela con altri gas e in formazioni
geologiche a matrice porosa. Con le
tecnologie attuali sono possibili immagazzinamenti di idrogeno fino a qualche migliaio di tonnellate in una singola unità; il possibile sviluppo di giacimenti depletati e acquiferi porterebbe allo stoccaggio di quantità di idrogeno ancora superiori.

Altri sistemi di stoccaggio in fase gassosa

Si tratta delle tecnologie maggiormente diffuse per l’immagazzinamento dell’idrogeno, che comportano costi legati alla compressione del gas. A seconda delle quantità e delle pressioni in gioco, i contenitori possono essere costituiti da materiali diversi. Con le tecnologie attuali, è possibile immagazzinare l’idrogeno allo stato
gassoso con pressioni fino a 1100 bar.

Sono possibili immagazzinamenti modulari fino a qualche decina di tonnellate di idrogeno.

Idrogeno liquido

Anche in questo caso si tratta di una tecnologia ben consolidata, che richiede costi di liquefazione del gas. L’idrogeno infatti può essere immagazzinato allo stato liquido solamente a bassa temperatura. Poiché allo stato liquido l’idrogeno coinvolge pressioni relativamente basse, non sono necessari particolari accorgimenti per la realizzazione dei contenitori. Con tali tecnologie si possono immagazzinare fino a circa 5 tonnellate di idrogeno in un singolo
contenitore.

Hydrogen Carriers

In questo caso, l’idrogeno viene fatto interagire con una sostanza (carrier) in grado di legarsi con esso, al fine di formare una interazione reversibile, più o meno forte. La carica e scarica dell’idrogeno viene tipicamente regolata mediante uno scambio termico. Tale tecnologia permette l’immagazzinamento di idrogeno a basse pressioni e a temperature prossime all’ambiente, evitando costi di compressione o liquefazione. Sono note da tempo diverse sostanze, sia allo stato liquido che allo stato solido, in grado di agire come carrier per l’idrogeno. Tale tecnologia permette di ottenere elevate densità volumetriche di stoccaggio dell’idrogeno, ma tipicamente basse densità gravimetriche. Sono commercialmente disponibili unità di stoccaggio che possono contenere fino a qualche decina di kg di idrogeno

PRIORITÀ 1 – Intervento sostanziale sulle normative riferite a tutti gli ambiti tecnologici per lo stoccaggio di idrogeno

In particolare, si ritiene necessaria una omogeneizzazione delle normative esistenti, al fine di fornire regole certe per lo sviluppo delle tecnologie basate sull’idrogeno. Per alcune tecnologie e per alcuni settori, le normative non sono state ancora redatte ed occorre pertanto applicare regole definite per altri contesti. In alcuni casi occorre stabilire parametri operativi utili da inserire nelle normative, al fine di regolare al meglio gli aspetti applicativi delle tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno. Particolarmente urgente è la definizione delle normative per lo stoccaggio in unità geologiche, al fine di poter considerare le diverse opzioni disponibili sul territorio nazionale. Un chiarimento è
auspicabile nella definizione delle normative legate allo stoccaggio ed al trasporto dell’idrogeno, al fine di individuare norme che si applichino al meglio alla specificità del processo.

Inoltre, di particolare rilevanza è la normativa legata alla componente dello stoccaggio di idrogeno all’interno delle stazioni di rifornimento, che richiede un adeguamento rapido da parte della legislazione italiana, al fine di adeguarsi a quanto previsto negli altri Paesi europei. Occorre prevedere un’estensione dell’unica normativa ISO 16111 di sistema di accumulo su idruri metallici, possibilmente incrementando i volumi descritti dalla normativa oltre 150 litri.

POLICY 3.1
• Ridurre complessità e integrazione della normativa relativa allo stoccaggio di idrogeno in hub logistici quali porti,
interporti, aeroporti e stazioni ferroviarie

PRIORITÀ 2 – La diffusione delle tecnologie basate sull’idrogeno, anche a causa della loro recente introduzione, richiede ancora uno sviluppo dell’accettazione sociale

In molti contesti prevalgono ancora visioni antiquate sulla sicurezza dell’idrogeno come vettore di energia, trasmettendo segnali di allarme nell’opinione pubblica. Tale aspetto risulta particolarmente rilevante nel caso degli stoccaggi in unità geologiche, per le quali ci si aspetta una reazione tipo NIMBY (Not In My Back Yard, lett. “Non nel mio cortile”).

Al fine di promuovere l’accettazione sociale delle tecnologie basate sull’idrogeno, per le quali la fase di stoccaggio rappresenta certamente la componente di maggiore impatto psicologico, si suggerisce la promozione di azioni ed eventi divulgativi e formativi. Questi possono coinvolgere la popolazione in età scolastica (con opportuna formazione degli insegnanti) e l’opinione pubblica più in generale. In particolare, si ritiene importante fornire informazioni precise sulle condizioni di sicurezza nelle quali avviene lo stoccaggio di idrogeno, con specifico riferimento alle diverse tecnologie. Azioni specifiche a livello universitario potranno certamente promuovere un incremento della conoscenza su tali tecnologie, promuovendo di conseguenza una maggiore accettazione sociale

POLICY 3.2
• Promuovere azioni di accettazione sociale degli utenti finali, tramite promozione di eventi divulgativi, educativi, formativi che facciano crescere un interesse e un approccio positivo verso l’idrogeno e le relative tecnologie.

PRIORITÀ 3 – Promuovere e incentivare le soluzioni dello stoccaggio di idrogeno

In alcune tecnologie (p.es. gas compresso ed idrogeno liquido) sono coinvolti forti carichi energetici per l’utilizzo delle metodologie di stoccaggio, che spesso vanno a contrastare i potenziali vantaggi. A titolo di esempio, si possono citare i costi energetici di compressione e di liquefazione, che rappresentano percentuali significative del contenuto energetico dell’idrogeno immagazzinato

POLICY 3.3
• Promuovere azioni di integrazione delle tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno con fonti di energia rinnovabile, al fine di promuove una filiera di green hydrogen che non si limiti alla fase di produzione, ma coinvolga anche la fase di stoccaggio migliorandone l’efficienza energetica ed economica, valutandone i costi ambientali.

Dal punto di vista dei materiali utilizzati, si evidenzia la necessità, anche per le tecnologie previste per lo stoccaggio di idrogeno, di considerare l’approccio tipico dell’economia circolare, con particolare attenzione alla fase di riuso e di riciclo. In generale, potranno essere considerate come prioritarie le tecnologie che non fanno uso dei “Critical Raw Materials” (CRM), così come definiti dalla Unione Europea. Si suggerisce inoltre, nelle valutazioni economiche finalizzate al confronto fra le varie tecnologie, di considerare i costi ambientali in modo esplicito, eventualmente facendo uso di metodologie accreditate per tale scopo (e.g. Life Cycle Assessment – LCA e Life Cycle Cost – LCC)

PRIORITÀ 4 – Incentivare in forma diretta la diffusione delle tecnologie di accumulo per incremento di scala e abbattimento dei costi

Ovviamente le azioni sopra citate saranno possibili solo se accompagnate da interventi di tipo legislativo. Si ritiene particolarmente significativo un intervento volto a promuovere la realizzazione di alcuni casi studio, che permettano di dimostrare la realizzabilità di alcune soluzioni disponibili per lo stoccaggio di idrogeno. Da ultimo, si segnala che lo sviluppo delle tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno necessita ancora di studi di base, legate ai materiali utilizzati, ai processi coinvolti ed all’ottimizzazione energetica. Per questa ragione, si suggerisce l’inserimento degli studi di base, per esempio mediante investimenti di ricerca specifici, all’interno delle strategie previste per il nostro paese.

POLICY 3.4
• Promuovere studi e ricerche specifiche sulle soluzioni di accumulo per analisi comparative e per interventi sia sull’assetto normativo, sulla regola tecnica dell’idrogeno (e.g. modifiche dei limiti di quantità di accumulo), e con azioni di incentivazione per il raggiungimento di una economicità di scala nel settore di mercato.

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