L’idrogeno e l’energia hanno una lunga storia condivisa alle spalle, dallo sviluppo, oltre 200 anni fa, dei primi motori a combustione interna all’impiego nella moderna industria della raffinazione. L’idrogeno è infatti leggero, immagazzinabile, denso dal punto di vista energetico e non produce emissioni dirette di inquinanti o gas serra. Può perciò contribuire a plasmare un futuro pulito, sicuro e conveniente per l’energia grazie alla sua versatilità e alla crescita della consapevolezza e degli investimenti a livello globale. E ha dunque un ruolo indispensabile nella transizione energetica ed ecologica, sia nel settore residenziale che in quello industriale che per la mobilità sostenibile.
Ma affinché possa dare un contributo significativo deve essere adottato in settori in cui è quasi del tutto assente, come i trasporti, gli edifici e la produzione di energia. E soprattutto, per essere sfruttato appieno, deve risolvere alcuni problemi che ne limitano la funzionalità, legati allo stoccaggio, al trasporto e alla distribuzione.
Il potenziale dell’idrogeno
L’idrogeno offre l’opportunità di decarbonizzare un’ampia gamma di settori e può produrre, immagazzinare, spostare e utilizzare l’energia in diversi modi. Non è perciò un caso che la sua domanda sia più che triplicata negli ultimi 40 anni. Tutto ciò che oggi facciamo grazie alle fonti fossili o all’elettricità – accendere la luce, riscaldare casa, muoverci in auto e tanto altro –, in altre parole, può essere fatto con l’idrogeno, a beneficio dell’ambiente.
È l’elemento in assoluto più presente nell’universo e il componente principale della chimica solare e della Via Lattea. Inoltre, contiene quasi tre volte la quantità di energia (in peso) rispetto alla benzina, al diesel, al gas o al carbone, emette acqua solo quando viene bruciato ed è un vettore energetico completamente privo di emissioni di carbonio.
Può essere estratto dai combustibili fossili e dalle biomasse, dall’acqua o da una miscela di entrambi. Il gas naturale è attualmente la principale fonte, rappresentando circa tre quarti della produzione annua globale, ma l’ideale sarebbe aumentare la produzione di idrogeno “blu”, cioè estratto dall’acqua. L’idrogeno può poi essere trasportato come un gas tramite condotte o in forma liquida tramite navi, perché possa essere trasformato in energia elettrica una volta giunto a destinazione.
Se reso sostenibile, rappresenterebbe un alleato prezioso sulla strada per la carbon neutrality invocata dall’Accordo di Parigi, anche se non è l’unica soluzione alla crisi climatica. Anzi, esplica tutto il suo potenziale all’interno di un parco di soluzioni sfaccettate, aiutando la più ampia adozione di fonti rinnovabili. Si tratta infatti di un elemento versatile, che può essere utilizzato in più mercati e in più soluzioni energetiche.
Gli usi dell’idrogeno
L’utilizzo dell’idrogeno oggi è dominato dall’industria e in particolare dalla raffinazione del petrolio e dalla produzione di ammoniaca, di metanolo e di acciaio. Si tratta di idrogeno fornito utilizzando combustibili fossili, con ampio margine di riduzione delle emissioni se fosse pulito.
Una delle sue potenzialità più concrete è quella delle celle a idrogeno, che generano elettricità attraverso una reazione elettrochimica, come accade per le batterie tradizionali. La differenza è che le prime non hanno bisogno di essere ricaricate periodicamente come le seconde e continuano a produrre elettricità in presenza di una fonte combustibile. Oggi sono già utilizzate per alimentare i veicoli del trasporto pubblico su strada, ma la ricerca sta procedendo spedita anche sul fronte marittimo e aeronautico, che hanno opzioni limitate di carburante a basse emissioni di carbonio disponibili.
È inoltre una delle opzioni principali per immagazzinare energia rinnovabile, contribuendo a risolvere i problemi di bilanciamento della rete associati a solare ed eolico, la cui disponibilità non è sempre corrispondente alla domanda. Si comporterebbe infatti da sistema di stoccaggio di energia, rendendola disponibile quando necessaria, come un sistema di accumulo. Le sue capacità di stoccaggio e la sua stabilità lo rendono dunque una soluzione ideale anche per sistemi di alimentazione di backup e altre applicazioni remote e off-grid, nella fornitura di una maggiore resilienza ai data center e dove occorra carburante di emergenza.
Negli edifici, infine, l’idrogeno potrebbe essere miscelato nelle reti di gas naturale esistenti, dimostrando tutto il suo potenziale soprattutto negli edifici multifamiliari e commerciali, in particolare nelle città ad alta densità. Le prospettive a lungo termine potrebbero invece includere l’uso diretto dell’idrogeno nelle caldaie a idrogeno o nelle celle a combustibile.
Sfide e difficoltà
È evidente come siamo ancora agli inizi dello sfruttamento dell’idrogeno in ottica sostenibile e come siano ancora necessari diversi passaggi prima di potervisi affidare con più certezza. Ecco qualche criticità:
- la produzione di idrogeno da energia a basse emissioni di carbonio è attualmente costosa, ma potrebbe diminuire del 30% entro il 2030 a causa del calo dei costi delle energie rinnovabili e dell’aumento della produzione.
- Lo sviluppo dell’infrastruttura relativa è lento e ne frena un’adozione diffusa. I prezzi dell’idrogeno per i consumatori dipendono infatti fortemente dal numero di stazioni di rifornimento, dalla frequenza con cui vengono utilizzate e dalla quantità di idrogeno fornita al giorno.
- Oggi l’idrogeno è quasi interamente prodotto da gas naturale e carbone. La sua produzione è responsabile di emissioni annuali di carbonio equivalenti a quelle dell’Indonesia e del Regno Unito messi insieme.
- Le normative attuali limitano lo sviluppo di un’industria dell’idrogeno pulito. Il governo e l’industria devono collaborare per garantire che le normative esistenti non costituiscano un ostacolo agli investimenti.
