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L’idrogeno come fonte energetica: una ritrovata frontiera

Perché l’elemento più presente nell’universo può diventare uno dei pilastri dello sviluppo sostenibile

L’idrogeno come fonte energetica: una ritrovata frontiera

- Conviene prendere il via dall’ultima notizia in ordine cronologico. È di pochi giorni fa l’annuncio, ripreso dai principali quotidiani nazionali, di una partnership strategica tra 7 aziende (ridenominate con citazione storica ‘le 7 sorelle’) leader nel settore energetico a livello mondiale, tra cui l’italiana Snam.

Oggetto dell’alleanza: accelerare la produzione di idrogeno ‘verde’ di circa 50 volte nei prossimi sei anni e dimezzare gli attuali costi di produzione portandoli sotto i 2 dollari al kg. La denominazione del progetto rende efficacemente l’idea dell’ambizione dei promotori: ‘Green Hydrogen Catapult’, una catapulta in grado di lanciare un enorme masso nello stagno delle azioni possibili contro il climate change, frontiera obbligata per assicurare un futuro al nostro pianeta.

Le 7 aziende si propongono infatti l’obiettivo di stimolare lo sviluppo di 25 gigawatt di capacità produttiva di idrogeno verde entro il 2026: obiettivo che richiederà investimenti per circa 110 miliardi di dollari, con la possibilità di creare più di 120mila posti di lavoro.

L’idrogeno tra previsioni sbagliate ed enormi potenzialità
Per capire meglio di che cosa si tratta bisogna però fare un passo indietro. Anzi due. L’individuazione dell’idrogeno, ovvero l’elemento più presente nell’universo, quale ideale fonte energetica pulita e completamente rinnovabile per cambiare i connotati al nostro (non più sostenibile) modello di sviluppo non è sicuramente nuova.

In natura l’idrogeno è praticamente dappertutto, anche se mai allo stato puro ma sempre combinato con altri elementi, e una volta liberato dalle composizioni molecolari è un gas altamente infiammabile la cui combustione però, a differenza dei combustibili fossili, non produce sostanze inquinanti.


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Inoltre può essere utilizzato per produrre energia elettrica e calore attraverso la tecnologia delle celle a combustibile. In teoriail vettore energetico ideale, dunque, per lo sviluppo sostenibile.

Recentemente il quotidiano online Il Post ha opportunamente ricordato che da decenni ricercatori, esperti e politici promettono, ad esempio, che presto le automobili a idrogeno diventeranno un’alternativa pulita e sostenibile a quelle a diesel e benzina. Nel 2003 un’organizzazione sostenuta dall’Unione Europea stimò che entro il 2020 nel mondo avrebbero circolato 5 milioni di auto a idrogeno. George W. Bush, quando era presidente degli Stati Uniti, disse che le auto a idrogeno sarebbero state al livello di quelle a benzina entro il 2010. Nel 2004 Arnold Schwarzenegger, allora governatore della California, promise che sempre entro il 2010 nello stato americano ci sarebbero state “autostrade a idrogeno”, piene di distributori di idrogeno appunto.
Le cose, finora, sono andate diversamente.

Ma la colpa non è dell’idrogeno, ma di chi gli ha forse attribuito aspettative sbagliate. Perché in ragione delle sue caratteristiche, per alcune applicazioni, quali ad esempio l’alimentazione degli autoveicoli, ad oggi non risulta conveniente.

Mentre invece può diventarlo per fare muovere mezzi di grandi dimensioni: tir, navi, aerei. Così come oltre agli utilizzi industriali già consolidati (raffinazione petrolifera, produzione di ammoniaca e metanolo, produzione di acciaio primario), e oltre che per produrre energia elettrica, l’idrogeno potrebbe in futuro essere utilizzato anche per scaldare case e uffici in combinazione, se non in sostituzione, del gas naturale.

L’occasione apparentemente mancata del World Economic Forum dedicato al climate change
Alle origini dell’alleanza strategica delle ‘7 sorelle’ per l’idrogeno c’è in realtà un percorso che non si è mai interrotto e un’occasione che sembrava persa. Perché proprio così (“Molte parole, pochi fatti”) veniva presentato da molti commentatori l’esito dell’edizione 2020 dell’annuale World Economic Forum di Davos, che precedette di poche settimane l’esplosione della pandemia da Sars-Cov-2.

Quasi interamente dedicato al climate change, in realtà secondo la gran parte degli osservatori presenti “l’unico risultato ottenuto al World Economic Forum è stato quello di citare il cambiamento climatico in ogni discorso. Ma nonostante i buoni propositi, il settore privato non sembra ancora in grado di affrontare la sfida del riscaldamento globale o cogliere le sue opportunità”. Così invece evidentemente non era e oggi i promotori della Green Hydrogen Catapult affermano che l’idea di unire i grandi player globali è nata a Davos ed stata sviluppata in vista della Cop26, la conferenza Onu sul clima che si terrà a Glasgow a novembre 2021.

Il rapporto IEA del 2019: cogliere le nuove opportunità dell’idrogeno
Ma che le prospettive per l’idrogeno stessero per riaprirsi in realtà era noto da qualche anno.

È del 2019 ad esempio un rapporto prodotto dalla Agenzia internazionale per l’energia (IEA) su richiesta del governo del Giappone, sotto la sua presidenza del G20. Il report intitolato “The future of hydrogen: seizing today’s opportunities” segna un punto di svolta nella consapevolezza delle potenzialità dell’idrogeno quale vettore energetico completamente ‘pulito’: in particolare esso suggerisce come sia praticabile lo sviluppo di tecnologie che consentano di passare dalla produzione diidrogeno “grigio”, con impiego di anidride carbonica, a ben più sostenibili tipologie “blu”, con impiego di strumenti per la cattura del carbonio, per arrivare poi a un idrogeno “verde” che sfrutti le proprietà elettrolitiche grazie all’impiego di elettricità da fonti rinnovabili.

Il report rileva come tali novità tecnologiche creino le condizioni di uno slancio politico e commerciale senza precedenti, con progetti in rapida espansione in tutto il mondo, aprendo la strada a una riduzione dei costi dell’idrogeno pulito e a un suo conseguente utilizzo su larga scala.

L’idrogeno verde tra i pilastri dell’European Green Deal
L’invito dell’IEA non passa inascoltato.

Nelle ultime settimane del 2019 l’Unione Europea vara i propri piani di azione strategica per combattere il climate change eraggiungere la completa decarbonizzazione entro il 2050: l’European Green Deal, il nuovo programma europeo per la crescita sostenibile e il Circular Economy Action Plan, il piano d’azione per l’introduzione su larga scala delle pratiche economiche ‘circolari’.

L’obiettivo principale è quello di fare la propria parte per limitare l’aumento del riscaldamento globale, che secondo le stime del Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC) dell’ONU, deve rimanere entro gli 1,5 °C rispetto all’epoca pre-industriale: se si va oltre si possono causare danni irreversibili al pianeta e quindi alla specie umana.

Per rispettare questo limite, stabilito dagli Accordi di Parigi del 2015, l’Unione Europea si è impegnata ad azzerare le proprie emissioni inquinanti nette entro il 2050, e a rispettare obiettivi intermedi per il 2030 (ridurre le emissioni nette di gas a effetto serra di almeno il 55% entro il 2030, precedentemente l’obiettivo era fissato al 40%) e il 2040.

Nell’ambito di questa strategia di totale decarbonizzazione, l’Europa assegna all’idrogeno “verde” (oltre che a quello “blu” in un’ottica di breve termine) un ruolo di primissimo piano.

L’Europa e l’Italia per una economia dell’idrogeno
Passano infatti pochi mesi e, in piena era Covid-19 (8 luglio 2020), la Commissione Europea presenta la “Strategia per l’idrogeno per un’Europa climaticamente neutra”, un documento programmatico che prevede tre differenti fasi di sviluppo dell’economia dell’idrogeno, con investimenti giganteschi in elettrolizzatori e infrastrutture per il trasporto, lo stoccaggio e la fornitura del gas sul territorio.

Programmi e impegni che vengono confermati il 26 e 27 novembre scorso nel Forum europeo sull’idrogeno il cui sottotitolo è significativo: “Kick-starting the EU hydrogen industry to achieve the EU climate goals”.

Anche in Italia il tema torna in auge: il Ministero dello sviluppo economico lo scorso 24 Novembre ha lanciato sul proprio sito una consultazione pubblica in merito alle “Linee Guida per la Strategia nazionale sull’idrogeno” nell’ambito delle quali il nostro Paese si candida  a diventare l’hub del Mediterraneo per la produzione, il trasporto e lo stoccaggio di idrogeno verde.

Perché dunque questo ritorno all’idrogeno dopo anni di stallo e promesse finite nel dimenticatoio?

Che cosa è avvenuto per fare ripartire idee, progetti e investimenti che coinvolgono tutto il mondo?

Idrogeno grigio. Idrogeno Blu. Idrogeno verde.
La risposta è: il progresso tecnologico e gli investimenti globali in atto per un futuro sostenibile possono rendere praticabile l’utilizzo dell’idrogeno quale vettore energetico pulito e conveniente.

Esso infatti, come detto, sulla Terra non si trova allo stato puro ma in sostanze come l’acqua e nei combustibili fossili quali gas naturale, carbone, petrolio.

Per poterlo ‘liberare’ dunque occorre rompere le composizioni molecolari in cui è ‘imprigionato’ e per fare questo esistono fondamentalmente tre modalità.
- La prima, meno costosa ma anche la più dannosa per l’ambiente, dà forma al cosiddetto idrogeno grigio e consiste nel ricavarlo da combustibili fossili generando svariate tonnellate di anidride carbonica per ciascuna tonnellata di idrogeno prodotta.
- La seconda, che consente di realizzare il cosiddetto idrogeno blu, è una modalità simile alla prima ma che ha sviluppato una tecnologia per cui l’anidride carbonica prodotta nel processo anziché essere rilasciata in atmosfera viene quasi interamente catturata e stoccata nel sottosuolo.
- E poi c’è la terza modalità, quella davvero a emissioni zero ma fino a oggi fortemente minoritaria, in cui l’idrogeno viene ricavato dall’elemento naturale più noto del quale è componente, l’acqua. È questo l’idrogeno verde su cui il mondo intero sta riversando una buona parte delle speranze di un nuovo sviluppo ecologicamente sostenibile.

Perché ora l’idrogeno può diventare conveniente
Come si ricava l’idrogeno dall’acqua? Attraverso il processo dell’elettrolisi, grazie a una macchina che si chiama elettrolizzatore, che utilizza l’energia elettrica per liberare l’idrogeno.

E proprio l’energia utilizzata è la chiave del problema: perché possa caratterizzarsi davvero come “verde” l’idrogeno deve essere prodotto utilizzando fonti energetiche rinnovabili, solare o eolica.

Sia l’elettricità ‘pulita’ necessaria che gli elettrolizzatori sono componenti piuttosto costose, motivo per cui l’idrogeno verde è risultato fino a oggi sensibilmente più oneroso delle altre due tipologie (tra i 4 e gli 8 dollari al kg contro gli 1,5 del grigio e i 3,5 del blu).

Ma, appunto, grazie ai progressi della tecnologia e i massicci investimenti pubblici e privati innescati dalla necessità di fare fronte al climate change, questi costi stanno calando drasticamente.

L’Unione Europea prevede che entro il 2030 il costo dell’idrogeno verde possa addirittura essere inferiore a quello dell’idrogeno grigio. C’è poi una caratteristica unica che può favorire l’utilizzo dell’idrogeno quale fonte di energia pulita e che lo differenzia dall’energia elettrica prodotta direttamente attraverso il solare o l’eolico: la possibilità di stoccarlo, conservarlo e trasportarlo praticamente ovunque. A questo aspetto è infatti dedicata una buona parte degli investimenti messi in campo dall’Unione Europea, la quale prevede comunque anche di utilizzare i gasdotti già esistenti.

L’idrogeno quale elemento fondamentale del mix energetico del futuro
La capacità di stoccaggio dell’idrogeno potrebbe essere infatti di enorme importanza in una società che si va sempre più elettrificando.

Oggi l’elettricità soddisfa il 20 per cento del fabbisogno energetico del mondo, ma sotto la spinta delle azioni per lo sviluppo sostenibile questa percentuale potrebbe presto moltiplicarsi.

Il problema delle fonti primarie rinnovabili (sole, vento) di energia elettrica è che non possono essere costanti perché legate alle condizioni meteorologiche; in più, sono difficili da immagazzinare.

Quello della sicurezza della continuità della fornitura e della comodità di stoccaggio è ancora oggi il principale punto di forza delle fonti di energia tradizionali (combustibili fossili), ma nel mondo futuro a emissioni zero il loro ruolo stabilizzatore potrebbe essere sostituito dall’idrogeno pulito. L’idrogeno può pertanto rappresentare un importante anello di congiunzione tra la produzione di energia da fonti rinnovabili e un sistema energetico decarbonizzato, contribuendo a rendere il sistema più flessibile e sicuro.Si può dunque ragionevolmente ipotizzare che esso possa diventare sempre più un elemento fondamentale del mix energetico mondiale: secondo l’Hydrogen Council, associazione lobbystica operativa a Bruxelles, entro il 2050 l’elemento più abbondante del nostro universo potrebbe soddisfare già il 18 per cento del fabbisogno mondiale di energia

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