lunedì, Dicembre 6, 2021
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La strada per l'idrogeno verde è lastricata di collaborazione

A livello atomico, l'idrogeno è una molecola apparentemente semplice: solo due protoni che condividono due elettroni. Quando si tratta di usare quella molecola come soluzione energetica a basse emissioni di carbonio, le cose si fanno molto più complicate.

L'idrogeno è stato un grande argomento ultimamente nel mondo dell'azione per il clima. Ciò è particolarmente vero per l'idrogeno verde, prodotto con energia rinnovabile. Durante la Giornata della Terra, l'idrogeno verde è stato premiato nell'annuncio della Casa Bianca di nuovi ambiziosi obiettivi climatici. Inoltre, investitori come Breakthrough Energy Ventures e Generate Capital sono stati in tutto l'innovazione e la distribuzione dell'idrogeno.

Perché tutto questo clamore? L'idrogeno verde offre l'allettante tripletta di essere pulito, flessibile e abbondante. Le molecole di idrogeno prodotte con elettricità rinnovabile possono essere utilizzate per un'ampia gamma di applicazioni, anche in settori come l'autotrasporto pesante e la produzione di acciaio, dove le opzioni rispettose del clima sono scarse.

"L'idrogeno verde è stato chiamato il 'coltellino svizzero della decarbonizzazione' perché può aiutare a decarbonizzare alcuni dei settori più difficili", ha affermato Alicia Seiger, docente alla Stanford Law School, che ha moderato un recente panel Yale-Stanford sull'argomento .

La versatilità dell'idrogeno verde è stata anche un tema caldo di conversazione all'evento VERGE Electrify di GreenBiz Group il mese scorso. Gran parte della discussione si è verificata durante una sessione di discussione chiamata "Come si inserisce l'idrogeno verde nell'elettrificazione di tutto?"

"Non c'è un solo settore difficile da abbattere in cui non si possa dire: 'E l'idrogeno?'", ha affermato Thomas Koch Blank, senior principal di RMI e relatore nella sessione di VERGE Electrify.

L'idrogeno verde è stato chiamato il "coltellino svizzero della decarbonizzazione" perché può aiutare a decarbonizzare alcuni dei settori più difficili.

La grande sfida è passare dalla possibilità teorica alla realtà pratica, quando finora sono stati fatti pochi progressi.

"È facile immaginare una terra promessa tra 30 anni in cui utilizziamo una tonnellata di idrogeno in una tonnellata di settori, ma per me andare da qui a lì è estremamente complesso", ha affermato Shayle Kann, partner di Energy Impact Partners, in una sessione "Chiedi a un esperto" durante VERGE Electrify.

Un ingrediente chiave per realizzare il potenziale dell'idrogeno verde è la collaborazione. Costruire una nuova catena del valore da zero richiede un coordinamento molto deliberato tra responsabili politici, imprenditori, partner aziendali e investitori: un ottimo esempio del villaggio necessario per alimentare una svolta verso l'implementazione su larga scala.

Le rinnovabili a basso costo hanno portato a un punto di svolta

Una forza trainante dietro l'aumento dell'idrogeno verde è stato il crollo dei costi delle energie rinnovabili, un input fondamentale nel processo di produzione.

Oggi, la grande maggioranza dell'idrogeno negli Stati Uniti (circa il 95%) è prodotta dalla riformazione del metano a vapore, alimentata da combustibili fossili, principalmente gas naturale. Questo è noto come idrogeno grigio. Se le emissioni vengono catturate e immagazzinate (non comune al momento), questo è considerato idrogeno blu.

L'idrogeno verde, d'altra parte, è prodotto dalla scissione delle molecole d'acqua tramite elettrolisi. Questo processo richiede una grande quantità di elettricità ma può essere realizzato interamente con fonti rinnovabili. Quando l'energia verde è più economica, lo è anche l'idrogeno verde.

"Questo è un must", ha affermato Taylor Huff, fondatore e amministratore delegato della startup di elettrolizzatori Origen Hydrogen. "Servono energie rinnovabili a basso costo, che si tratti di a [power purchase agreement] … o man mano che l'infrastruttura si sviluppa, essere in grado di posizionare gli elettrolizzatori nei parchi eolici e solari."

L'attuale produzione di idrogeno verde è piccola, ma ha un enorme potenziale di crescita. Un rapporto della società di consulenza Strategy& stima che l'idrogeno verde potrebbe sostituire fino al 37% della produzione di petrolio (a livelli pre-pandemia) entro il 2050, un mercato da 300 miliardi di dollari.

Huff comprende la necessità di passare dai combustibili fossili alle molecole verdi meglio di molti altri, poiché ha trascorso i primi 10 anni della sua carriera nell'industria petrolifera e del gas.

"Queste esperienze mi hanno portato a vedere che ora è il momento per l'idrogeno verde e che l'azione sta realmente accadendo", ha detto. "Questo sta davvero decollando."

L'idrogeno verde è due o tre volte più costoso dell'idrogeno fossile, ma i costi stanno diminuendo rapidamente e i sostenitori sono ottimisti sul raggiungimento della parità di costo entro questo decennio.

"Sappiamo di poterlo produrre su larga scala, a un costo molto, molto inferiore", ha affermato Janice Lin, fondatrice e presidente del gruppo di advocacy Green Hydrogen Coalition e membro del panel di VERGE Electrify. "Lo abbiamo visto accadere con l'eolico, il solare, le batterie e molti, molti altri prodotti industriali".

I governi stanno accelerando l'ambizione

Un altro fattore chiave per l'idrogeno verde è stata l'azione del governo e negli Stati Uniti, la California è stata a lungo un leader su questo fronte. Già nel 1999, lo stato ha convocato la California Fuel Cell Partnership, che riunisce case automobilistiche, major petrolifere e altre parti interessate per espandere il mercato dei veicoli alimentati a idrogeno.

Nel 2007, lo stato ha compiuto un ulteriore passo avanti emettendo uno standard rigoroso per i combustibili a basse emissioni di carbonio che incentivava opzioni più pulite come l'idrogeno.

Poi lo stato ha davvero lanciato il guanto di sfida nel 2020, quando il governatore Gavin Newsom ha emesso un ordine esecutivo che vietava la vendita di nuove auto a gas entro il 2035.

Una delle principali agenzie che sovrintendono a questa transizione audace e rapida è il California Air Resources Board (CARB), che ha un ampio mandato per proteggere la qualità dell'aria in tutto lo stato.

"Siamo agnostici riguardo alla tecnologia e al carburante il più possibile", ha affermato Analisa Bevans, specialista di infrastrutture a emissioni zero presso CARB, durante il panel Yale-Stanford. "Quindi stiamo cercando di promuovere sia i veicoli elettrici a batteria che quelli a celle a combustibile a idrogeno per vedere quella transizione al 100% di veicoli a emissioni zero in California".

Gli investitori apprezzano standard e mandati a lungo termine, come quelli stabiliti dai regolatori della California, perché creano un segnale di mercato che l'idrogeno a basse emissioni di carbonio e altre opzioni avranno la possibilità di prendere piede.

"Non è tanto l'entità di alcuni di questi incentivi; è il fatto che sai che saranno in circolazione", ha affermato Joshua Posamentier, socio amministratore della società di investimenti incentrata sulla sostenibilità Congruent Ventures, durante il panel di Yale-Stanford.

Mentre una politica statale ambiziosa è buona, una politica federale globale sarebbe ancora meglio. Ciò aiuterebbe a dare una giusta opportunità alle nuove tecnologie rispetto alle tecnologie esistenti profondamente radicate (e fortemente sovvenzionate) come i combustibili fossili.

"Le aziende dell'idrogeno verde non stanno chiedendo un sussidio. Vogliamo solo che ci siano condizioni di parità", ha affermato Sanjay Shrestha, chief technology officer di PlugPower, un produttore di celle a combustibile a idrogeno, durante il panel di Yale-Stanford.

Il resto degli Stati Uniti deve ancora raggiungere la California in termini di ambizione, ma il resto del mondo sta andando avanti. Nell'ultimo anno, una sfilza di paesi ha pubblicato i propri piani per la produzione di idrogeno verde, probabilmente con l'obiettivo di attrarre gli ultimi investimenti e innovazione. Tra gli attori internazionali, l'Unione Europea si distingue con il suo obiettivo di costruire 40 gigawatt di capacità di idrogeno verde all'interno dei paesi membri e altri 40 GW in Ucraina e Nord Africa.

"Penso che possiamo imparare dai nostri amici all'estero", ha detto Huff di Origen Hydrogen.

Tutto si riduce alle infrastrutture

La politica è utile perché pone le basi per l'innovazione, a volte letteralmente. L'infrastruttura fisica è essenziale affinché le nuove tecnologie scendano lungo la curva dei costi, ma può essere proibitivo per ogni singolo attore costruire questa infrastruttura da solo. I governi possono lanciare la palla investendo essi stessi in questa infrastruttura o catalizzando partenariati pubblico-privato.

"La leadership nazionale, regionale, statale e provinciale è fondamentale perché quando si dispone di una risorsa flessibile – sia in termini di come è prodotta che di come viene utilizzata – come l'idrogeno, c'è questa opportunità per un'infrastruttura condivisa", ha affermato Lin della Green Hydrogen Coalition . "Avere una leadership coordinata dall'alto verso il basso è davvero importante".

Lavorare insieme per costruire le infrastrutture in anticipo può aiutare con un problema per eccellenza affrontato dalle tecnologie climatiche. Sia i clienti che gli investitori esitano ad acquistare un nuovo sistema, ma qualcuno deve fare la prima mossa.

"C'è un po' di pollo e uovo con l'idrogeno", ha detto Posamentier di Congruent Ventures. "Abbassare la curva dei costi genererà mercati più grandi, ma non investiremo in quelle tecnologie finché non ci sarà un mercato ovvio e chiaro".

Nel caso del trasporto su strada, sia i conducenti individuali che i gestori di flotte devono essere certi che i veicoli di prossima generazione soddisferanno in modo affidabile le loro esigenze. Per alleviare le loro preoccupazioni, la California sta già costruendo la sua strategia per i veicoli a emissioni zero attorno a una solida struttura portante dello sviluppo delle infrastrutture.

"È piuttosto fondamentale che le stazioni di rifornimento vengano prima di tutto, perché nessuno sano di mente acquisterebbe un veicolo se non sapesse dove rifornirlo – questo vale per le batterie elettriche e per l'idrogeno", ha affermato Bevan (di CARB ). "Siamo davvero arrivati ​​a capire che dobbiamo andare in grande e in largo con una rete di rifornimento di idrogeno al fine di catalizzare la vendita dei veicoli che utilizzeranno quel carburante".

Piuttosto che preservare lo status quo, alcuni degli attuali leader nel rifornimento delle infrastrutture sono desiderosi di stare al passo con i tempi. Ad esempio, Pilot Company sta esplorando come incorporare tipi di carburante di nuova generazione nella sua rete di centri di viaggio in tutto il Nord America. Dan Kim, direttore senior dello sviluppo aziendale di Pilot, ha parafrasato la leggenda dell'hockey Wayne Gretzky descrivendo l'approccio della sua azienda, come parte del recente panel di Yale-Stanford.

"I giocatori delle infrastrutture come noi, dobbiamo non solo essere consapevoli … dove si trova il disco, ma dove sta andando il disco", ha detto.

È piuttosto fondamentale che le stazioni di rifornimento vengano prima di tutto, perché nessuno sano di mente acquisterebbe un veicolo se non sapesse dove rifornirlo, questo vale per le batterie elettriche e per l'idrogeno.

Parte dell'idrogeno verde può essere utilizzato in loco, ma molto dovrà essere spostato per essere utilizzato altrove, che si tratti di carburante per veicoli, produzione o qualsiasi altra applicazione. L'idrogeno è notoriamente difficile da trasportare perché è infiammabile e occupa molto spazio, a meno che non sia altamente pressurizzato.

Esistono diverse opzioni potenziali per ottenere idrogeno verde dal punto A al punto B, come inviarlo attraverso condotte dedicate, liquefandolo e spostandolo su rotaia o convertirlo temporaneamente in un vettore come l'ammoniaca, che è più facile da trasportare. I sostenitori dell'idrogeno verde stanno spingendo per tutto quanto sopra.

"Dobbiamo pensare a tutte le soluzioni", ha detto Lin. "Non è un aut aut. Abbiamo bisogno di tutto e dobbiamo andare il più velocemente possibile".

Questa sfida del trasporto di idrogeno verde per un'ampia gamma di usi richiederà la costruzione di nuove infrastrutture e il riutilizzo delle infrastrutture esistenti, come i gasdotti.

"Non è un segreto che le cose più difficili da costruire negli Stati Uniti siano le condutture e le linee elettriche aeree", ha affermato Holt Bradshaw, consulente principale nel gruppo di consulenza energetica del conglomerato multinazionale Siemens, durante il breakout di VERGE Electrify. "Nella misura in cui possiamo utilizzare l'infrastruttura esistente in modo creativo, ciò contribuirà ad accelerarlo".

Quando si tratta di spostare grandi quantità di una delle sostanze più esplosive al mondo, una preoccupazione comune e critica è la sicurezza. Le disavventure passate sono ancora in primo piano, anche se sono accadute più generazioni fa.

"Ricevo sempre la domanda: 'Beh, che mi dici dell'Hindenburg?'", ha affermato Neva Espinoza, vicepresidente del think tank energetico Electric Power Research Institute, che ha moderato la sessione di breakout sull'idrogeno al VERGE Electrify. "Questa domanda mi viene almeno una volta alla settimana."

Seiger, che ha moderato il panel di Yale-Stanford, aveva in mente un riferimento più moderno, facendo scherzosamente un confronto con la memorabile esplosione della stazione di servizio del film Zoolander.

Qualunque calamità si possa immaginare, è chiaro che ci sono importanti rischi da considerare quando si espande l'infrastruttura dell'idrogeno. Il lato positivo è che sono già in atto strategie per affrontare questi rischi, perché milioni di tonnellate di idrogeno grigio vengono già trasportate in modo sicuro ogni anno. Le aziende che cercano di gestire l'idrogeno verde sono pronte a prendere le dovute precauzioni.

"Tutti i combustibili e l'energia comportano alcuni rischi intrinseci", ha detto Kim. "Penso che sia importante non respingerli o dire "è sicuro" o "è pericoloso". Penso che sia importante articolare chiaramente in modo trasparente quali sono i rischi e le considerazioni sulla sicurezza".

In un certo senso, il fatto che così tante aziende stiano prendendo seriamente in considerazione i dettagli dell'infrastruttura dell'idrogeno verde è la prova in sé che la tecnologia è nel regno delle possibilità. In qualità di analista di sostenibilità, Koch Blank (di RMI) ha notato un cambiamento epocale nella conversazione non solo sull'idrogeno verde, ma anche su una serie più ampia di soluzioni precedentemente inverosimili per la decarbonizzazione profonda.

"L'effettiva opportunità per alcuni settori della nostra economia di realizzare un business decarbonizzato è passata da impossibile a "Possiamo farcela" e questo è un cambiamento piuttosto significativo", ha affermato.

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