Ultimamente, si sente parlare spesso di idrogeno verde. Ma di cosa si tratta? E perché ne abbiamo tanto bisogno?
L’idrogeno è l’elemento chimico più abbondante nell'universo visibile: costituisce il 75 percento della sua massa e il 90 percento delle sue molecole.
Sulla Terra, l’idrogeno rappresenta il terzo elemento chimico più abbondante sulla superficie: si trova nell’acqua, nella maggior parte della materia organica e nei combustibili fossili.
Si capisce allora che utilizzando l’idrogeno come fonte di energia avremmo una sorgente energetica virtualmente illimitata.
Purtroppo, l’idrogeno non esiste in natura in forma elementare. A causa della sua elevatissima reattività chimica tende a legarsi con quasi tutti gli elementi chimici formando composti. Questo comporta che per poterlo utilizzare come fonte energetica, bisogna prima estrarlo dalle varie sostanze che lo contengono.
La tecnologia attuale consente di ricavare l’idrogeno da una varietà di fonti: combustibili fossili (idrocarburi, carbone, petrolio); composti chimici intermedi (prodotti di raffineria, ammoniaca, metanolo); fonti alternative come la biomassa e il biogas. Si può produrre anche mediante il processo di elettrolisi dell’acqua, oppure da ulteriori processi in fase sperimentale o di ricerca, come ad esempio l’elettrolisi del carbone.
La maggior parte dell’idrogeno attualmente in uso viene prodotto attraverso un processo denominato steam reforming. Senza entrare nei dettagli, diciamo che questo processo è attualmente il più economicamente conveniente per la produzione di idrogeno su larga scale, tuttavia essendo alimentato con combustibili fossili (metano, benzina, carbone, propano), ha come sottoprodotto l’anidride carbonica.
Un altro processo è l'elettrolisi dell’acqua che è ampiamente utilizzato per la produzione di idrogeno con elevatissimo grado di purezza. Non è economicamente conveniente come lo steam reforming ma non ha come sottoprodotto l’anidride carbonica bensì solo ossigeno.
Ebbene, se l’elettrolisi dell’acqua è alimentata con energia elettrica da fonte rinnovabile, l’idrogeno ottenuto viene denominato idrogeno verde, dove il termine ‘verde’ sta ad indicare appunto che l’idrogeno è stato ricavato senza produzione di inquinanti, in primis anidride carbonica.
In conclusione, l’idrogeno verde è idrogeno ricavato senza produzione di anidride carbonica, quindi rappresenta una fonte di energia ‘pulita’.
Vediamo ora di capire perché è tanto necessario l’idrogeno verde.
Le energie rinnovabili, l’elettrificazione diretta e l’efficienza energetica possono ridurre/eliminare le emissioni di CO2 dalla produzione di energia elettrica e da una parte dei trasporti, tuttavia per la restante parte dell’economia, circa il 15 percento, che comprende aviazione, navigazione, trasporti a lunga distanza e produzione di cemento e acciaio, non risultano adatti dal momento chè questi settori richiedono combustibili ad alta densità energetica o calore intenso.
Ebbene, l’idrogeno verde, a detta di molti, è il miglior candidato per decarbonizzare queste attività economiche. E non solo perché la sua produzione e il suo impiego non produce anidride carbonica.
L’idrogeno verde può essere prodotto ovunque ci sia acqua e l’accesso ad una fonte di energia rinnovabile, quindi è molto abbondante sulla superficie del pianeta ed è anche facilmente accessibile, in pratica la sua offerta è illimitata.
Può essere utilizzato dove viene prodotto oppure trasportato altrove. A differenza delle batterie elettriche che non sono in grado di immagazzinare grandi quantità di carica elettrica per lunghi periodi di tempo, l’idrogeno può essere stoccato in grandi quantità e per lunghi periodi di tempo.
Infine, l’idrogeno contiene quasi tre volte più energia per unità di massa dei combustibili fossili (metano, benzina ecc..), questo significa che ne occorre di meno per fare qualsiasi lavoro.
Verrebbe da chiedersi perché non siamo già passati all’idrogeno verde. Il punto è che per impiegare l’idrogeno come fonte di energia bisogna affrontare alcune sfide tecnologiche e non.
Rispetto alla benzina, gas naturale e propano, l’idrogeno è più infiammabile nell’aria. Questa sua caratteristica ci obbliga ad una gestione cauta. Tuttavia, questo non significa che l'idrogeno sia molto più pericoloso degli altri combustibili, infatti a basse concentrazioni presenta un potenziale di infiammabilità confrontabile con quello degli altri combustibili, e in più essendo 57 volte più leggero dei fumi della benzina, può disperdersi rapidamente nell’atmosfera.
L’idrogeno poi è difficile da trasportare. Deve essere raffreddato a -253 °C per liquefarlo oppure deve essere compresso a 700 volte la pressione atmosferica in modo che possa essere erogato come gas compresso.
Attualmente, l’idrogeno viene trasportato attraverso condutture dedicate, in autocisterne per liquidi a bassa temperatura, in rimorchi o vagoni speciali.
Può essere distribuito anche attraverso l’infrastruttura del gas naturale purché miscelato con il gas naturale in quantità non superiore al 5-10 percento.
Ma il vero ostacolo per la diffusione dell’idrogeno, in particolare quello verde, è il costo.
Attualmente, produrre idrogeno verde costa mediamente 3 volte il costo di produzione del gas naturale. Tuttavia, si prevede che nei prossimi 5-10 anni, per effetto di una discesa dei costi di produzione dell’elettricità da fonti rinnovabili e degli elettrolizzatori, l’idrogeno verde sarà competitivo.
Ma si prevede anche che utilizzando fortemente l’idrogeno verde i limiti delle infrastrutture esistenti saranno raggiunti rapidamente - sia quelli dei gasdotti che delle linee di trasmissione elettriche - perché la produzione di idrogeno verde richiede circa il 300 percento in più di capacità elettrica. Saranno raggiunti rapidamente anche i limiti della produzione di elettrolizzatori, della capacità dei porti di spedire il materiale, della velocità con cui potremo adeguare le industrie.
Molti esperti prevedono allora che passeranno almeno 10 anni prima di vedere l’adozione diffusa dell’idrogeno verde.
In definitiva, l’idrogeno verde è sicuramente la migliore fonte di energia da impiegare nell’industria e nel trasporto pesante. Ma se sarà in grado o meno di confermare il suo potenziale dipende da quanto le case automobilistiche, i costruttori di stazioni di rifornimento, le società energetiche e i governi siano disposti ad investire in esso nei prossimi anni.