Filiera Idrogeno

In questi anni stiamo vivendo una profonda trasformazione del settore energetico europeo e dei singoli Paesi Membri, spinta dalla ormai urgente necessità di ridurre le emissioni climalteranti ed inquinanti che minacciano sempre più il nostro pianeta. Questo contesto ha provocato una serie di decisioni politiche e scelte strategiche di breve e lungo periodo degli Stati. Il 2020 è stato un anno di svolta per le politiche europee, accelerate anche dall’emergenza sanitaria che stiamo ad oggi vivendo, volte a promuovere nuove soluzioni per la salvaguardia dell’ambiente, nuovi modi di proteggere la salute dei cittadini, rivoluzionando tutti i settori economici ed energetici.

La strategia europea, e quella più realisticamente possibile, è il progressivo incremento dell’uso delle fonti rinnovabili e la loro integrazione nel sistema energetico, per conseguire l’obiettivo di riduzione del 100% delle emissioni al 2050 e parallelamente rafforzare il mercato interno e incrementare la sicurezza energetica. Questo obiettivo è stato recentemente reso ancor più sfidante per un voto al Parlamento europeo che pone dei potenziali nuovi limiti di riduzione al 2030, alzando il precedente obiettivo della riduzione delle emissioni carboniche dal 55 al 60%. In questo contesto, l’idrogeno si presenta come una soluzione chiave, complementare con altre tecnologie, per la decarbonizzazione del sistema energetico.

L’idrogeno infatti è un vettore energetico che non genera emissioni di CO2, inoltre se prodotto da fonti rinnovabili attraverso il processo di elettrolisi dell’acqua è privo di emissioni sia carboniche che inquinanti anche nella sua produzione, trasformandosi così in un vettore non solo pulito ma anche verde.

L’idrogeno può essere usato in diverse tipologie di veicoli per la mobilità di merci e persone, come materia prima nelle industrie, come combustibile nei processi ad alta temperatura, può essere utilizzato nel settore industriale e residenziale in sostituzione ai combustibili fossili per la produzione di energia e calore, puro o in miscela col gas naturale, sia attraverso processi elettrochimici con celle a combustibile sia bruciandolo come un carburante tradizionale ottenendo una combustione a zero emissioni di CO2.

Offre quindi una soluzione per decarbonizzare i processi industriali e i settori energetici in cui la riduzione delle emissioni di carbonio è urgente e difficile da ottenere. Nel sistema energetico del futuro, l’idrogeno sarà uno dei pilastri insieme ad un’ampia gamma di soluzioni, in sinergia col vettore elettricità.

L’impiego su larga scala di idrogeno verde è fondamentale per raggiungere i livelli di decarbonizzazione ambiziosi richiesti per raggiungere gli obiettivi climatici, riducendo le emissioni di gas a effetto serra per il nuovo probabile obiettivo del 60% entro il 2030, in modo sostenibile.

Tuttavia l’idrogeno, che attualmente rappresenta una frazione modesta del mix energetico globale ed europeo, ad oggi è ancora in gran parte prodotto da combustibili fossili, in particolare dal gas naturale o dal carbone, con il rilascio di 70-100 milioni di tonnellate di CO2 all’anno nell’UE. Affinché l’idrogeno contribuisca alla neutralità climatica, deve raggiungere quantità più grandi e la sua produzione deve essere completamente priva di emissioni carboniche.

Nella visione strategica di una UE climaticamente neutra pubblicata nel novembre 2019, si prevede che la quota di idrogeno nei consumi finali di energia crescerà fino a rappresentare ¼ dei consumi al 2050.

Nel 2019 gli Stati Membri hanno elaborato i propri Piani Energia e Clima. Il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima italiano in particolare, accoglie l’idrogeno in tutte le dimensioni, come vettore energetico chiave per garantire il raggiungimento degli obiettivi climatici, per garantire la sicurezza energetica, per lo sviluppo del mercato interno dell’innovazione e della competitività.

Quello che ancora manca però è un quadro chiaro con misure programmatiche che comprenda azioni nel brevissimo periodo inserite all’interno di una visione di medio/ lungo termine, in grado di creare le condizioni per avviare investimenti, sviluppare know-how ed essere competitivi sul mercato europeo e internazionale.

Per ritagliarsi un ruolo da protagonista l’Italia deve farsi avanti con una strategia, presentando una filiera coesa e forte, che sappia valorizzare le competenze nazionali.

La produzione di idrogeno rappresenta una delle priorità di azione per la costituzione di una filiera che permetta lo scaling up delle applicazioni. È importante individuare in questo segmento di filiera in prima battuta le tecnologie più adatte alla produzione di idrogeno per i vari settori di intervento (e.g. elettrolisi, reforming del gas naturale).

Nello scopo di questa analisi settoriale sull’ambito della produzione, trovano sede diverse argomenti tra cui la modalità di produzione stessa dell’idrogeno, legati alla fonte primaria, alla tipologia di produzione, centralizzata e distribuita, alla certificazione di origine e temi legati ai servizi, come il Power-to-Gas e il bilanciamento delle reti.

LA FILIERA DELL’IDROGENO

1.7 – PRODUZIONE

La produzione di idrogeno rappresenta una delle priorità di azione per la costituzione di una filiera che permetta lo scaling up delle applicazioni. È importante individuare in questo segmento di filiera in prima battuta le tecnologie più adatte alla produzione di idrogeno per i vari settori di intervento (e.g. elettrolisi, reforming del gas naturale). Nello scopo di questa analisi settoriale sull’ambito della produzione, trovano sede diverse argomenti tra cui la modalità di produzione stessa dell’idrogeno, legati alla fonte primaria, alla tipologia di produzione, centralizzata e distribuita, alla certificazione di origine e temi legati ai servizi, come il Power-to-Gas e il bilanciamento delle reti – APPROFONDISCI

2.7 – TRASPORTO, DISTRIBUZIONE e TRATTAMENTO

Il trasporto, la distribuzione e il trattamento dell’idrogeno rappresentano una parte molto importante dell’intera filiera, oltre che essere un contesto molto articolato di soluzioni e applicazioni che si agganciano da un lato alla produzione dell’idrogeno e dall’altro lato con i vari usi finali, sia come utente finale (utenza domestica o industriale) che come utente commerciale (rivenditore). Grazie al recente sviluppo delle celle a combustibile e dell’utilizzo di fonti di energia rinnovabile, l’idrogeno oggi diviene anche combustibile per la mobilità CO2-free e combustibile, oltre che materia prima, per la de-carbonizzazione di numerosi processi industriali e civili. In questo contesto è chiaramente prevedibile un aumento delle necessità di trasporto e distribuzione per soddisfare i diversi bisogni di consumo energetico. Inoltre, lo sviluppo di nuove tecnologie, quali ad esempio bombole in composito ad alta pressione, permette il trasporto di maggiori quantità di prodotto mantenendo gli standard di sicurezza. – APPROFONDISCI

3.7 – 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 – APPROFONDISCI

4.7 – MOBILITÀ

Il tema della mobilità riveste un particolare interesse nell’ambito delle tecnologie dell’idrogeno, sia per l’impatto potenziale sulle strategie di decarbonizzazione degli ambienti urbani, sia per la vicinanza alla maturità commerciale di molte delle tecnologie attualmente disponibili. Le tematiche fondamentali legate al settore della mobilità idrogeno sono state già analizzate in sede di definizione del Piano Nazionale di Sviluppo ‘Mobilità Idrogeno Italia’, elaborato da H2IT nel 2016 e poi inserito nel Decreto Legislativo N°257 del 2016 di recepimento della Direttiva 2014/94/UE sulla realizza zione di un’infrastruttura per i combustibili alternativi.

Tale piano è stato aggiornato e ampliato nel Novembre 2019, come contributo alla discussione sull’aggiornamento della Direttiva DAFI nel contesto nazionale e ai cui contenuti si rimanda per ulteriori approfondimenti. Con la pubblicazione della Regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti di distribuzione di idrogeno per autotrazione Decreto del Ministro dell’Interno di concerto con il Ministro delle Infrastrutture e dei trasporti del 23 ottobre 2018, l’Italia si adegua agli standard europei e si apre al mercato dei veicoli idrogeno. La versione finale del PNIEC pubblicata a dicembre 2019 include l’idrogeno in tutte le dimensioni analizzate.

In particolare il Piano indica un obiettivo specifico per l’utilizzo di idrogeno verde in ambito trasporti pari ad almeno l’1% delle FER trasporti al 2030, attraverso l’uso diretto nelle auto, negli autobus, nel trasporto pesante, in alcune tratte ferroviarie non elettrificate e nel trasporto marittimo o attraverso l’immissione nella rete del gas – APPROFONDISCI

5.7 – 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 stra tegia 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. – APPROFONDISCI

6.7 – USI INDUSTRIALI, RESIDENZIALI E FEEDSTOCK

Scopo della presente sezione è l’analisi delle tematiche specifiche legate all’uso in ambito residenziale, commerciale e industriale dell’idrogeno. I temi per il residenziale si concentreranno sui vari usi del vettore H2 all’interno dell’ambiente domestico e/o condominiale quali: produzione di calore, accumulo energetico, cogenerazione, etc. Tali temi comprendono anche la produzione on site residenziale e l’installazione di sistemi residenziali Power-to-Power, o cogenerativi basati su celle a combustibile.
I temi per il settore industriale spazieranno dall’uso dell’idrogeno per calore di processo (anche per altissime temperature), usato in molti settori industriali (vetrerie, acciaierie, etc.), all’uso come reagente chimico riducente, per la sintesi di importanti intermedi chimici (polimeri, e raffinerie) oppure per la produzione di materie prime (ammoniaca, metanolo, etc.). Questo settore di filiera include anche il tema della produzione elettrica da idrogeno – APPROFONDISCI

7.7 – SUPPLY CHAIN E TEMATICHE TRASVERSALI

In questo capitolo vengono affrontate le tematiche che incrociano più segmenti della catena del valore. Lo sviluppo dell’economia dell’idrogeno comporta la nascita di una nuova filiera; le attività che fanno parte della filiera produttiva sono svolte da imprese diverse, che operano però in modo integrato. La creazione di una supply chain nazionale completa e forte è indispensabile per non dover dipendere completamente dall’esterno per quanto riguarda le tecnologie dell’idrogeno e delle celle a combustibile. Per questo alcune tematiche che hanno un impatto in ogni parte della catena del valore, vanno affrontare in ottica di filiera. – APPROFONDISCI

ASSOCIAZIONE ITALIANA IDROGENO E CELLE A COMBUSTIBILE – Fonte @reportH2IT