Filiera Idrogeno: 5.7 USI ENERGETICI

USI ENERGETICI

La tematica affrontata è principalmente quella del Gas-to-Power, legata ai generatori di potenza allacciati alla rete o off grid, quindi primariamente all’uso di fuel cells e turbine. I nuovi scenari di sviluppo del sistema energetico valorizzano l’utilizzo dell’idrogeno come materia prima, combustibile, stoccaggio e come vettore energetico in tutte le possibili applicazioni che porterebbero ad una riduzione delle emissioni di gas serra: industria, trasporti, settori energetico e residenziale/edilizia. La nuova strategia europea “Eu Hydrogen Strategy” riconosce all’idrogeno un ruolo fondamentale nella decarbonizzazione spinta, con la possibilità di raggiungere l’80% di riduzione delle emissioni di CO2 nei diversi settori, come quello energetico, dove è possibile decarbonizzare anche in luoghi in cui l’elettrificazione diretta non è sempre possibile.

L’idrogeno ha il vantaggio di poter essere immagazzinato a lungo termine e utilizzato per bilanciare variazioni stagionali nella domanda di elettricità o di generazione da fonti rinnovabili. In questo contesto, lo scopo principale di questo tavolo è l’analisi delle tematiche specifiche legate al settore energetico, ed in particolare per quel che concerne i temi legati alla produzione elettrica da idrogeno a supporto del sistema energetico (e.g. reti di trasmissione e distribuzione, servizi di rete). Sia le celle a combustibile che le turbine a gas sono utilizzabili per applicazioni di potenza stazionaria, con il vantaggio della flessibilità nei sistemi elettrici con una crescente quota di rinnovabili variabili

FUEL CELL

Generatori on-grid

Le celle a combustibile hanno la possibilità di allaccio alla rete elettrica con possibilità di immissione di energia elettrica in rete e quindi di fornire servizi di bilanciamento, in un’ottica di sector
coupling, con possibilità di integrazione con rinnovabili non programmabili. Inoltre, sono in grado di fornire servizi di flessibilità agli operatori di rete a livello di sistema di distribuzione, contribuendo a bilanciare il sistema di distribuzione e consentire un maggiore utilizzo delle energie rinnovabili locali

Generatori off-grid

Nell’applicazione dei sistemi off-grid, le celle a combustibile offrono la possibilità di costituire un impianto di stoccaggio se accoppiati ad elettrolizzatori.

In particolare sono ideali per lo stoccaggio stagionale in sistemi elettrici off-grid quali le piccole isole

Generatori di back-up

Ad oggi, la fornitura di energia di back-up e elettricità off-grid è ancora dominata da generatori diesel, ma si evidenzia come i generatori con celle a combustibile rappresentano una possibile alternativa ormai consolidata, come ad esempio nel settore delle telecomunicazioni (sistemi stazionari per l’alimentazione di antenne radio in luoghi isolati, sistemi stazionari di generazione ausiliaria in caso di blackout, ecc.). Questi sistemi possono sostenere il back-up per cali di potenza e garantiscono l’accesso all’elettricità ad utenze non allacciate alla rete

Turbine a Gas

Generatori on-grid/off-grid_turbine a idrogeno
Le turbine a gas possono essere impiegate per la generazione elettrica, ad esempio nelle configurazioni in ciclo semplice e in ciclo combinato, e rappresentano la tecnologia più flessibile che meglio si adatta a svolgere il ruolo di back-up per le fonti rinnovabili non programmabili

Proposte migliorative e priorità d’azione

Le agende europee e nazionali riconoscono all’idrogeno un ruolo fondamentale nel processo di transizione energetica per la decarbonizzazione e la neutralità climatica, con la possibilità di raggiungere l’80% di riduzione delle emissioni di CO2 nei diversi settori: energetico, trasporti pesanti ed industria. Risulta, quindi, necessario fare leva sulle forze del tessuto industriale nazionale, agevolando il coinvolgimento degli attori più influenti ad implementare l’intera filiera dell’idrogeno.

L’Italia è nella posizione di poter generare l’innovazione e di accelerare la diffusione sul mercato dell’idrogeno, facendo leva sul suo estro creativo e di leadership tecnologica: un’opportunità da non lasciare sfuggire, che richiede però necessariamente l’intervento delle politiche nazionali. In particolare, per quel che concerne il tavolo in esame, sono di seguito elencate le azioni da implementare come proposte migliorative che andrebbero attuate nel medio periodo

PRIORITÀ 1 – Costruire un quadro legislativo/regolatorio e normativo/tecnico di riferimento chiaro

Il quadro legislativo/regolatorio dovrà essere di facile applicazione, e dovrà facilitare il superamento di barriere esistenti (soprattutto nell’ambito della sicurezza). Per garantire l’adeguatezza del sistema elettrico nazionale a far fronte alla domanda di energia elettrica, ci sarà bisogno di nuova capacità in sostituzione di quella che sarà dismessa, stimata da Terna pari a 3 GW di impianti di accumulo e 5,4 GW di generazione addizionale alimentata a gas, entro il 2025. Inoltre, è altresì necessario definire una chiara certificazione di origine per l’idrogeno, come già sta facendo il progetto europeo CertifHy

POLICY 5.1 Sviluppare una normativa chiara per determinare la provenienza dell’idrogeno, in linea con le direttive e la normativa europee. Allo scopo di incentivare e promuovere la costruzione di nuovi impianti e per mantenere in piena efficienza quelli esistenti sono previsti interventi strategici in grado di fornire ai produttori i corretti segnali di prezzo di lungo termine, attraverso il Capacity Market, disciplinato dal regolamento 2019/943/UE. Adeguare il mercato di dispacciamento per i sistemi di piccola taglia; Introdurre un sistema incentivante che permetta il lancio e la crescita di un nuovo settore ad alto contenuto innovativo; Incoraggiare lo sviluppo del quadro regolatorio in ottica di sector coupling e, più in generale, nell’integrazione delle reti energetiche; queste tecnologie hanno infatti la possibilità di fornire servizi di bilanciamento alla rete elettrica, con possibilità di integrazione con rinnovabili non programmabili.

PRORITÀ 2 – Garantire piani affidabili di ritorno dell’investimento

Una strategia vincente dovrà:

  • (i) differenziare gli strumenti di finanziamento fra pubblico e privato;
  • (ii) sostenere tutta la filiera, tenendo conto delle interdipendenze ed evitando colli di bottiglia strutturali;
  • (iii) mettere in piedi un panorama di politiche coerenti sia di incentivazione che di disincentivazione.

POLICY 5.2Attuare schemi di incentivazione dedicati e stabili nel lungo periodo, in un’ottica di neutralità tecnologica per il settore idrogeno, per abilitare gli investimenti da parte delle aziende; Supportare il settore della ricerca e innovazione con finanziamenti a progetti dimostrativi di filiera per il settore del Power-to-Gas-to-Power, e progetti dimostrativi dedicati alle isole, dove è ormai necessario l’utilizzo di tecnologie efficienti e pulite.

PRORITÀ 3 – Favorire l’iniezione di idrogeno verde e blu nell’infrastruttura di trasporto e distribuzione del gas

Le celle a combustibile hanno la possibilità di operare con blending variabili sia di combustibili puliti (idrogeno e biometano), sia di gas naturale per celle a combustibile ad alta temperatura; questo rappresenta un grande punto di forza in un’ottica di progressiva decarbonizzazione del settore energetico. Le turbine a gas allo stato dell’arte possono già lavorare con blending di H2 nella rete gas fino al 10-15% in volume, mentre interventi di retrofit sul parco esistente possono allineare anche le macchine più datate a tenori H2 entro questo limite. Per i prossimi 5/10 anni verosimilmente questa soglia di blending non sarà superata nella rete gas; questo implica un graduale passaggio tecnologico verso macchine di nuova generazione 0-100% H2NG fuel-flexible. Al crescere della domanda e dell’offerta di idrogeno, la riconversione di tratti della rete gas al trasporto di H2 puro rappresenta un’opportunità per valorizzare l’infrastruttura esistente, senza comportare importanti costi addizionali per il sistema energetico. Favorire l’iniziazione di idrogeno blu, al fine di consentire un passaggio graduale verso l’uso dell’idrogeno.

POLICY 5.3Favorire l’iniezione di idrogeno verde e a basso contenuto di carbonio nella rete gas, consentendo lo scambio di energia con la rete elettrica e lo sfruttamento di energia rinnovabile

PRIORITÀ 4 – Abbattere i costi delle tecnologie

Il costo della tecnologia FC rimane ancora alto e non competitivo con le tecnologie convenzionali; è possibile migliorare molti aspetti che possono impattare sul business case (materiali, efficienze, tempo di vita…). I business case sono ancora negativi rispetto ad altri sistemi di generazione di energia, dovuti ad un elevato costo d’investimento del sistema FC per kW installato, ed elevato costo degli oneri di dispacciamento e trasporto dell’energia (legato al costo di produzione dell’idrogeno).

POLICY 5.4Supportare la ricerca e sviluppo (nuovi materiali, miglioramento delle efficienze). Promuovere investimenti nel settore della ricerca e dell’innovazione, nella direzione di favorire la nascita e la crescita di un mercato europeo dell’idrogeno. Promuovere azioni a sostegno dell’industria nazionale; con conseguente necessità di ampliamento del mercato per riscontro su economia di scala. Definire meccanismi di incentivazione dedicati a queste applicazioni specifiche.

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