L’Idrogeno rinnovabile per un pianeta più sostenibile

L’idrogeno rinnovabile rappresenta una grande prospettiva energetica  per il futuro, secondo l’Agenzia internazionale dell’energia (IEA) può offrire un contributo importante “per affrontare molte sfide energetiche e raggiungere gli obiettivi carbon neutrality previsti per il 2050”.
Per via delle sue caratteristiche, questa molecola sta assumendo un ruolo chiave nella decarbonizzazione di diversi settori quali l’industria, i trasporti e l’energia elettrica, tutti comparti nei quali la riduzione delle emissioni di carbonio è tanto urgente quanto difficile.

L’idrogeno e le sue caratteristiche.

L’idrogeno (H) è il primo elemento della tavola periodica, è il composto più leggero in natura ed anche il più abbondante.

Allo stato elementare esiste sotto forma di molecola biatomica (H2) che a pressione atmosferica e a temperatura ambiente è un gas incolore, inodore, completamente atossico ma altamente infiammabile. La sua densità è minore della densità dell’aria, e questo comporta che in caso di fughe, questo gas si propaghi velocemente verso l’alto.

Sulla superficie terrestre è praticamente introvabile nella sua forma molecolare; la ragione della sua scarsa abbondanza nell’atmosfera terrestre è dovuta al fatto che la molecola di idrogeno è molto leggera, non viene trattenuta dalla forza di gravità terrestre e tende pertanto a sfuggire dall’atmosfera stessa.

Sulla Terra, l’idrogeno lo si trova combinato con altri atomi, ad esempio con l’ossigeno nel formare l’acqua, o assieme al carbonio negli idrocarburi, nonché in piante, animali e in altre forme di vita essendo un costituente essenziale delle molecole organiche.

Per poter essere utilizzato l’idrogeno deve quindi essere ‘estratto’ da molecole più complesse e questo processo richiede un gran consumo di energia.
Attualmente l’idrogeno viene prodotto per la quasi totalità tramite il reforming del gas naturale (il cosiddetto ‘idrogeno grigio’), dalla gasificazione del carbone (detto anche ‘idrogeno nero’) e dalla lignite (detto anche ‘idrogeno marrone’), processo che comporta ingenti emissioni di anidride carbonica.

Al fine di rendere la sua produzione più sostenibile, le soluzioni sono due:

-ottenerlo sempre dal gas naturale tramite il reforming, ma catturando e sequestrando la CO2 emessa nel processo (detto anche ‘idrogeno blu’)

– generarlo dalla scissione della molecola d’acqua (H2O) tramite il processo di elettrolisi con l’utilizzo di energia elettrica rinnovabile (‘idrogeno verde o rinnovabile’).

A che scopo??

L’idrogeno, dunque non è una fonte energetica ma funge da vettore, è in grado di immagazzinare e fornire grandi quantità di energia senza generare emissioni di CO₂ durante il suo utilizzo; inoltre può agire come bilanciatore di rete nel sistema energetico per fonti rinnovabili quale l’eolico e il fotovoltaico. 

Ciò significa, che l’eccesso di energia elettrica prodotta nei momenti di picco da queste fonti, può essere utilizzata per produrre idrogeno attraverso il processo di elettrolisi e l’idrogeno prodotto viene poi immagazzinato così da poter essere utilizzato come combustibile pulito, bruciato per produrre calore, o utilizzato in dispositivi chiamati fuel cell (celle a combustibile), per generare energia elettrica in modo pulito ed efficiente.

Le fuel cell possono funzionare anche in modalità reversibile, ossia produrre idrogeno quando l’energia elettrica da rinnovabile è in eccesso, e utilizzare l’idrogeno per produrre energia elettrica in momenti in cui altre fonti vengono meno, quando mancano il vento o il sole ad esempio.

L’idrogeno rappresenta uno dei vettori energetici con maggiore versatilità e flessibilità.

Avrà un ruolo nel futuro della mobilità sostenibile, in primis nei trasporti pesanti e a lungo raggio. In particolare, l’idrogeno può essere fondamentale nel trasporto su strada, riducendo le emissioni di CO2 e garantendo al tempo stesso migliore qualità dell’aria in ambiente urbano. Anche nel settore ferroviario, locomotori con powertrain a celle a combustibile sono già concorrenziali agli attuali a trazione diesel, in termini di prestazioni e garanzia del servizio.

Un Italia volta al cambiamento.

Nel dicembre 2023, in occasione della COP28 a Dubai, l’Italia ha aderito alla Dichiarazione d’Intenti per raggiungere uno standard globale sugli schemi di certificazione dell’idrogeno. A fine novembre inoltre è partito l’incentivo per sostenere lo sviluppo dell’idrogeno rinnovabile e per realizzare gli elettrolizzatori. Il 40% delle risorse è stato destinato alle Regioni del Mezzogiorno e alle isole; una misura  finanziata nell’ambito del PNRR (Misura 5.2 Idrogeno) con 100 milioni di euro.

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Fonti

Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA)

Ministero dell’ambiente e della sicurezza energetica (MASE)