Quella garantita dall’idrogeno è la più rinnovabile tra le energie rinnovabili. Al momento, è utilizzato principalmente dal settore secondario per la raffinazione del petrolio e la produzione di fertilizzanti azotati sintetici. Il suo utilizzo assume un’importanza strategica fondamentale nel processo di transizione ecologica annunciato e intrapreso dai vari Stati (ma a che punto è questo processo? Ne abbiamo parlato qui).
I costi elevati, rispetto al settore dei combustibili fossili, ne frenano però il decollo. E tuttavia in sempre più Paesi l’idrogeno si sta imponendo come il mezzo privilegiato per affrontare la crisi climatica.
Energia dall’idrogeno: vantaggi e svantaggi
L’idrogeno è un combustibile a tutti gli effetti e, quando brucia a contatto con l’ossigeno, emette energia e acqua anziché CO2 (come invece avviene nel caso dei combustibili fossili). Ma perché l’idrogeno è il combustibile ideale per realizzare appieno la transizione energetica, almeno sulla carta? Perché ha un’elevata densità energetica. In parole povere “contiene” molta più energia rispetto al suo peso.
Un chilo di idrogeno contiene circa 120 Megajoule, un contenuto di energia specifica quasi tripla rispetto alla benzina. Questa caratteristica, unita alla pressoché infinita abbondanza (è l’elemento più diffuso nell’universo) ne fanno il combustibile potenzialmente ideale per supportare e trainare la transizione. In quel “potenzialmente” sono però racchiusi anche tutti i limiti del progetto idrogeno. Rinnovabile e sostenibile, ma anche complesso e dispendioso.
Il problema principale è che in natura la molecola “semplice” H2, composta da due atomi di idrogeno e base da cui partire nel processo di produzione di energia, si trova in quantità irrilevanti. L’idrogeno è praticamente sempre legato ad altri elementi, come l’ossigeno nell’acqua o il carbonio negli idrocarburi. Questo significa che per ottenerlo nella sua forma semplice, cioè H2, dobbiamo isolarlo a partire dai composti che forma. E per farlo occorre molta energia, e dunque molto denaro. Il circolo vizioso è chiuso, così come il portone verde dell’idrogeno per la tanto sospirata svolta green.
Per spingere l’idrogeno verso la diffusione globale, analogamente al boom registrato da altre fonti rinnovabili come solare ed eolico (anche qui ci sarebbe da discutere, e noi l’abbiamo fatto qui) occorre spingere la prima tessera del domino, che quasi sempre è politica. Da lì l’effetto a cascata innescherebbe lo sviluppo delle tecnologie di settore e attirerebbe investimenti privati, espandendo il mercato. E qui entrano in gioco le regole dell’economia pura: si creerebbe la concorrenza, i prezzi calerebbero e il prodotto diventerebbe conveniente e diffuso.
Produzione e politica: cos’è l’idrogeno verde e qual è la sua strada in Europa
L’idrogeno “puro” può essere ottenuto attraverso più di 40 processi. Quello ideale è rappresentato dall’elettrolisi, tramite il quale si separa l’idrogeno dall’ossigeno nelle molecole d’acqua utilizzando l’energia elettrica. Se quest’ultima viene prodotta a partire da fonti rinnovabili, quello che si ottiene è il cosiddetto idrogeno verde, che tuttavia al momento rappresenta ancora una percentuale minima della produzione mondiale. Secondo la quasi totalità degli esperti, è questa l’unica forma di energia rinnovabile che può davvero scalzare l’utilizzo dei combustibili fossili e invertire la rotta del cambiamento climatico. Ma come fare?
Abbiamo citato la politica: senza il supporto istituzionale a livello nazionale ed europeo, il percorso dell’idrogeno verde non vedrà mai discese. L’Ue si è posta l’obiettivo ambizioso di raggiungere le zero emissioni entro il 2050, dando un deciso input agli Stati membri ma al contempo lasciandoli praticamente “da soli” nell’elaborare le strategie di conversione e transizione che permettano di centrare il target senza sacrificare benessere ed economia. Alcuni Paesi sembrano meglio instradati di altri e un esempio lo troviamo nel bacino del Mediterraneo, a due passi da casa nostra (in Europa crescono le zone a basse emissioni, fa eccezione l’Italia).
L’esempio della Spagna
La Spagna ha recepito la direttiva europea mettendo a punto il PNIEC 2030 (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima, ovvero Piano nazionale integrato per l’energia e il clima), un piano concreto approvato dal governo per lo sviluppo dell’idrogeno rinnovabile (Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renewable). Si tratta di un programma che interessa anche noi, seppur indirettamente: puntando a diventare presto un punto di riferimento tecnologico nella produzione e nell’uso di idrogeno verde, attraverso strumenti come il PERTE (Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica), la Spagna funge da esempio e indica una via privilegiata per intraprendere, grazie a risorse interne, la transizione energetica. Le caratteristiche in comune con l’Italia sono molte, e vanno dalla burocrazia al clima passando per il know-how.
Gli investimenti nazionali devono poi essere impiantarsi nella strategia europea attraverso gli IPCEI (Important Projects of Common European Interest) relativi all’idrogeno. Come ha indicato Joan Groizard, direttore generale dell’IDAE, l’organismo spagnolo incaricato di realizzare gli obiettivi di efficienza energetica e in materia di energia rinnovabile fissati dal Ministerio para la Transición Ecológica, l’obiettivo è favorire le conoscenze tecnologiche, lo sviluppo di infrastrutture e l’utilizzo dell’idrogeno rinnovabile come sostituto di quello di origine fossile impiegato attualmente nell’industria.
Creare un mercato dell’idrogeno: le tappe da seguire
I passi da compiere non sono di certo semplici e comprendono:
- l’istituzionalizzazione e la diffusione di un nuovo vettore energetico che permetta lo stoccaggio sul lungo periodo;
- il collegamento tra i settori e un’azione coordinata e sistemica a livello decisionale;
- la graduale decarbonizzazione delle attività hard to abate e la sua integrazione nel settore dei trasporti, nei casi in cui al momento non sia possibile procedere con l’elettrificazione;
- la definizione pressoché contemporanea di domanda e offerta.
Questi punti si traducono, nel concreto:
- nel fronteggiare gli ostacoli amministrativi per la concessione di licenze e autorizzazioni, inclusa la possibilità di fabbricare le tecnologie per effettuare l’elettrolisi;
- nella ricerca dei meccanismi di sostegno per ridurre il rischio legato alla produzione di idrogeno e nel monitoraggio delle emissioni;
- nella copertura statale di costi iniziali elevati, al fine di creare un mercato e nell’attuazione di politiche ecologiche coerenti quali una fiscalità verde e meccanismi più solidi per stabilizzare i prezzi della CO2, che rendano l’idrogeno rinnovabile sempre più attraente;
- nella predisposizione delle infrastrutture di trasporto e di stoccaggio.
Non solo verde, gli altri colori dell’idrogeno
Il verde non è però il solo colore che l’idrogeno può assumere nella produzione di energia. Ecco di seguito i significati delle diverse “tonalità”, che si differenziano principalmente per le emissioni di gas serra, per meglio destreggiarsi all’interno dell’arcobaleno energetico.
- Idrogeno grigio: è ricavato dal gas naturale in un processo chiamato “steam reformation”, in cui il vapore ad alta temperatura viene utilizzato per dividere il gas metano ad alta pressione. Le emissioni inquinanti per la sua produzione sono elevate, motivo per cui gli attori energetici promuovono l’utilizzo del prossimo “colore”.
- Idrogeno blu: è prodotto sia tramite il reforming con metano a vapore sia tramite la gassificazione del carbone, ma accompagnato dalla cattura e dallo stoccaggio dell’anidride carbonica. Il processo che lo riguarda è considerato a basse emissioni.
- Idrogeno rosa: come l’idrogeno verde, è ottenuto a partire da fonti green. In questo caso esclusivamente da energia proveniente dal nucleare.
- Idrogeno giallo: un altro esempio di idrogeno a basse emissioni di CO2, perché viene prodotto esclusivamente a partire da energia solare.
- Idrogeno turchese: appartiene alla categoria di emissioni medio-alte ed è la risultante del processo di pirolisi. Attraverso quest’ultimo, invece dell’anidride carbonica viene emesso un sottoprodotto solido di carbonio. La pirolisi funziona riscaldando i prodotti a una temperatura estremamente alta in un’atmosfera inerte. Le emissioni sono legate al combustibile necessario per riscaldare la reazione.
- Idrogeno nero: come il grigio, comporta emissioni di gas serra molto alte perché prodotto dal carbone, ma senza cattura del carbonio.
- Idrogeno marrone: è prodotto a partire dalla lignite, senza cattura del carbonio, ed è ancora più carbon intensive dei suoi parenti nero e grigio. La lignite è torba compressa e genera molta anidride carbonica quando brucia.
