giovedì, Agosto 11, 2022
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Idrogeno verde: scalare il peso massimo della decarbonizzazione

Questo articolo è sponsorizzato da Ørsted.

Da una tecnologia alquanto di nicchia solo pochi anni fa, l’idrogeno verde – prodotto utilizzando energia rinnovabile – è esploso nella corrente principale della decarbonizzazione globale come una “nuova soluzione” per eliminare le emissioni di carbonio da alcuni dei settori più difficili da ridurre.

L’idrogeno verde ha ancora un lungo viaggio per diventare un attore chiave nella riduzione delle emissioni climatiche globali, ma con una crescente pipeline di progetti e obiettivi politici significativi annunciati in tutto il mondo, questa tecnologia si sta rapidamente avvicinando a un punto di svolta.

Fondamenti fossili

Oggi, l’idrogeno è utilizzato principalmente dall’industria pesante. A livello globale, ogni anno vengono utilizzati circa 115 megatoni (Mt) di idrogeno, principalmente nelle raffinerie di petrolio, per la produzione di ammoniaca e metanolo e per altri processi chimici e industriali.

La domanda moderna è soddisfatta quasi esclusivamente dall’idrogeno prodotto dal “cracking” dei combustibili fossili a livello molecolare, producendo idrogeno e molto carbonio (CO2). Dei circa 70 Mt di produzione di idrogeno dedicata oggi nel mondo, il 70 per cento è prodotto da vapore metano che riforma gas naturale, o “idrogeno grigio”, emettendo altri 9 kg di CO2 per kg di idrogeno prodotto. Ancora peggio, circa il 27 per cento è prodotto dalla gassificazione del carbone, emettendo 19 kg di CO2 per kg di idrogeno. Tutto sommato, l’uso di idrogeno oggi rappresenta circa il 2% delle emissioni globali di carbonio.

Riscatto rinnovabile

Fortunatamente, l’elettrolisi, che utilizza l’elettricità rinnovabile per dividere l’acqua in idrogeno e ossigeno, offre un percorso alternativo per produrre idrogeno senza emissioni di gas serra. L’industria ha soprannominato questo “idrogeno verde”. Poiché i costi della generazione eolica e solare sono diminuiti negli ultimi dieci anni al punto che l’energia rinnovabile è più conveniente dell’energia generata da carbone, gas o nucleare, l’idrogeno verde sta rapidamente emergendo come una componente chiave in un’economia e in un mondo veramente decarbonizzati.

La flessibilità nell’aumento e nella diminuzione, in risposta alla produzione variabile di energia eolica e solare, significa che la produzione di idrogeno può aiutare a bilanciare l’offerta e la domanda nella rete elettrica e ridurre le esigenze di investimento nell’espansione della rete. Questa è una tecnica conveniente, poiché le molecole nelle condutture sono generalmente più economiche da spostare rispetto agli elettroni nelle linee elettriche.

Ma l’idrogeno non si limita a completare l’espansione delle energie rinnovabili; aiuterà anche a sostituire petrolio e gas fossili con combustibili verdi.

‘X’ segna il punto

L’idrogeno è un potente vettore di energia. La combustione di un chilogrammo di idrogeno rilascia 33 kWh di energia, due ordini di grandezza in più rispetto al contenuto energetico di una batteria agli ioni di litio da 1 kg. Ciò rende l’idrogeno adatto ai processi industriali ad alta temperatura che oggi si basano su carbone o gas naturale. E consente la decarbonizzazione delle applicazioni di trasporto pesante, dove il fabbisogno energetico è così grande che l’elettrificazione diretta (tramite batterie) diventa impraticabile. Ad esempio, è difficile utilizzare le batterie nel trasporto marittimo d’altura, nell’aviazione e nei trasporti a lungo raggio.

Power-to-X – essenzialmente “trasformare l’elettricità in qualcos’altro” – è il termine generico sia per l’elettrolisi dell’idrogeno che per una serie di passaggi che possono essere aggiunti. Ad esempio, quando l’idrogeno rinnovabile viene combinato con il carbonio, può produrre metanolo, che a sua volta può essere raffinato in altri idrocarburi. Oppure, se combinato con l’azoto, prontamente disponibile in quanto costituisce circa l’80% della nostra atmosfera, può essere trasformato in ammoniaca, sia un componente chiave dei fertilizzanti che potenzialmente un combustibile per spedizioni privo di emissioni di carbonio.

Scenari ragionevoli di decarbonizzazione suggeriscono che la domanda globale di idrogeno aumenterà da quattro volte a sette volte a 500-800 Mt all’anno entro il 2050 per decarbonizzare i trasporti pesanti e altre industrie. Le stime indicano che in uno scenario a zero netto, l’idrogeno e i combustibili elettronici rappresenteranno circa un quarto del consumo energetico globale entro il 2050.

Sforzi concertati per ridurre i costi

L’idrogeno da energia rinnovabile ha un costo da due a tre volte superiore rispetto all’idrogeno “grigio”. Ma questo si sta evolvendo, rapidamente. Un’ondata di incentivi normativi, obiettivi politici e audaci ambizioni del settore sta investendo il mondo, lavorando in concordanza per stabilire catene di approvvigionamento e realizzare economie di scala per ridurre i costi della tecnologia.

Negli Stati Uniti, l’Infrastructure Act del 2021 ha stanziato 9,5 miliardi di dollari per la ricerca sull’idrogeno pulito, con l’obiettivo di ridurre i costi a 2 dollari per chilogrammo. E i crediti d’imposta per l’idrogeno pulito sono allo studio al Congresso. In Europa, i governi nazionali stanno facendo una corsa per mettere in atto obiettivi nuovi e più audaci e l’UE ha l’ambizione collettiva di fornire 20 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile all’anno a partire dal 2030 (di cui la metà dalla produzione nazionale), realizzato utilizzando 80 GW di capacità dell’elettrolizzatore.

Rispondendo a queste ambizioni politiche e riconoscendo i megatrend globali che spingono alla decarbonizzazione, le aziende stanno assumendo nuovi, più audaci e aggressivi impegni per ritirare combustibili verdi puliti. Questo aiuta a creare certezza per investimenti, sviluppatori e fornitori di tecnologia per costruire il settore.

Ørsted ha recentemente collaborato con la compagnia di navigazione globale Maersk per stabilire una produzione di elettrolizzatori solari ed eolici da 675 MW e produzione di e-metanolo sulla costa del Golfo degli Stati Uniti, per alimentare la flotta di 12 navi alimentate a metanolo appena ordinata da Maersk. È fondamentale che le aziende inviino questo tipo di segnale dal lato della domanda, in modo che i fornitori e gli investitori possano impegnarsi con un certo grado di certezza. Ørsted fa parte della First Movers Coalition, attraverso la quale oltre 50 aziende si stanno impegnando in anticipo per l’acquisto di soluzioni di decarbonizzazione in settori difficili da abbattere.

Tra ambizioni politiche, ulteriore sviluppo e dimostrazione, e un significativo aumento della produzione per consentire economie di scala, l’idrogeno verde dovrebbe raggiungere la parità di prezzo con l’idrogeno “grigio” entro la fine del decennio. Ci vorranno enormi sforzi e investimenti per arrivarci, ma proprio come abbiamo visto con le energie rinnovabili, c’è anche un immenso potenziale di rialzo per paesi e stati nell’essere i primi a muoversi. I first mover beneficeranno di nuovi posti di lavoro nella catena di approvvigionamento dell’idrogeno verde, garantendo al contempo la redditività a lungo termine dell’industria pesante e dei trasporti esistenti.

Rampando

In Ørsted, vediamo l’idrogeno come una componente chiave della transizione verde e un’importante area di crescita. Con una comprovata esperienza nella gestione di progetti complessi di energia rinnovabile, forti capacità onshore e una presenza ampia e in crescita nei principali stati come il Texas e New York, siamo pronti a supportare una rapida costruzione di infrastrutture e capacità per l’idrogeno, supportando la sicurezza energetica in il processo.

Dal punto di vista politico, alcuni elementi costitutivi aiuteranno aziende come Ørsted a portare l’idrogeno rinnovabile su larga scala. Questi includono:

  • Credito d’imposta sulla produzione per l’idrogeno verde. Questo credito, proposto nella legislazione attuale, è come gli esistenti Production Tax Credits (PTC) che hanno contribuito a far crescere il settore delle energie rinnovabili. L’attuale credito d’imposta proposto è di 3 dollari per chilogrammo di idrogeno pulito.
  • Standard chiari e comprensibili per l’idrogeno rinnovabile. Questi standard, che dovrebbero includere chiare distinzioni tra idrogeno verde, blu e grigio, possono fornire condizioni di parità per i partecipanti al mercato e daranno ai produttori di idrogeno chiarezza su come produrre, vendere e finanziare il loro prodotto. L’allineamento con lo sviluppo di standard internazionali consentirà inoltre ai combustibili puliti di produzione statunitense di competere a livello internazionale.
  • Sostegno alle industrie in transizione. Poiché industrie come i trasporti, i prodotti chimici, i fertilizzanti, l’acciaio e le raffinerie guidano il viaggio verso la decarbonizzazione, dovrebbero avere accesso a programmi di formazione della forza lavoro, incentivi fiscali e sostegno politico che aiuti a sostenere le loro iniziative.

L’esperienza di Ørsted nel passaggio da un’azienda di combustibili fossili a un leader di energia verde nell’arco di un decennio ha dimostrato che quando governi e aziende collaborano efficacemente, le tecnologie che all’inizio sembravano una nicchia ecologica costosa possono rapidamente diventare diffuse, popolari e più economiche di quelle fossili combustibili. È chiaro che l’idrogeno rinnovabile è sulla stessa strada. Con una spinta aggiuntiva da tutti i lati, questo elemento più leggero può diventare un peso massimo della decarbonizzazione.

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