Energia dall'idrogeno: una tecnologia finalmente al punto di svolta
- Mobeen Tahir, Director, Macroeconomic Research & Tactical Solutions, WisdomTree
L'idrogeno lo troviamo ovunque, in quanto costituisce circa il 70% di tutta la materia presente nel cosmo[1]. Tuttavia, sebbene l'abbondanza dell'idrogeno sia sorprendente, sfruttare il suo vasto potenziale per le esigenze energetiche quotidiane non sempre risulta facile. La sfida consiste nel liberare l'energia dell'idrogeno convertendola in una forma utilizzabile e sfruttandola in modo efficiente per varie applicazioni.
Uscire dalla zona grigia
Prima di parlare delle due tecnologie che compongono la soluzione, è importante capire meglio il problema. Quando si dice che l'idrogeno non è tutto uguale, ci si riferisce al fatto che la maggior parte di quello oggi prodotto proviene da combustibili fossili. Secondo l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili, alla fine del 2021 quasi il 47% della produzione globale di idrogeno proveniva dal gas naturale, il 27% dal carbone, il 22% dal petrolio e appena il 4% circa dall'elettrolisi dell'acqua. L'idrogeno prodotto dai combustibili fossili viene definito "idrogeno grigio" se il prodotto di scarto del processo, l'anidride carbonica (CO2), viene rilasciato nell'atmosfera. Quando la CO2 emessa durante il processo viene catturata e stoccata, con un impatto ambientale decisamente minore, l'idrogeno viene definito "blu". La forma migliore, tuttavia, è l'"idrogeno verde", che si ottiene attraverso l'elettrolisi dell'acqua, ovvero facendo passare una corrente elettrica generata utilizzando energia rinnovabile attraverso l'acqua per separare l'idrogeno dall'ossigeno.
Elettrolizzatori per l'idrogeno
Un elettrolizzatore per l'idrogeno è un dispositivo che genera idrogeno (H2) attraverso un processo chiamato elettrolisi, che utilizza una corrente elettrica per scindere l'acqua (H2O) nei suoi elementi costitutivi, l'idrogeno e l'ossigeno. Se l'elettrolisi utilizza fonti energetiche rinnovabili, come l'eolico o il solare, l'idrogeno prodotto viene definito "verde".
Data la relazione simbiotica tra idrogeno verde ed energia eolica e solare, la sua produzione avviene spesso in prossimità di tali parchi. Ulteriori innovazioni sono inoltre in atto per consentire agli elettrolizzatori di utilizzare l'acqua marina, disponibile in abbondanza vicino ai parchi eolici offshore. Questo ridurrà la necessità di acqua dolce per produrre idrogeno.
Se collocato in prossimità di parchi eolici e solari, l'idrogeno verde è inoltre una preziosa soluzione di immagazzinamento energetico di lunga durata. Integra l'immagazzinamento a batteria a breve termine convertendo l'energia rinnovabile in eccesso in idrogeno, consentendo un immagazzinamento di energia prolungato e riducendo l'intermittenza tipica delle energie rinnovabili, per una migliore affidabilità e sostenibilità generale del sistema energetico.
Secondo Bloomberg New Energy Finance (BNEF), le spedizioni globali di elettrolizzatori dovrebbero raddoppiare nel 2023, nonostante i ritardi generali dei progetti, per poi raddoppiare nuovamente nel 2024, anche in uno scenario conservativo. Questo si deve al fatto che l'Europa e gli Stati Uniti stanno iniziando a mettersi al passo con la Cina in termini di capacità produttiva.
Celle a combustibile a idrogeno
Una cella a combustibile a idrogeno è un dispositivo elettrochimico che converte l'energia chimica immagazzinata nell'idrogeno verde in elettricità. Le celle a combustibile possono apportare numerosi vantaggi al mondo della mobilità. Non generano emissioni, dato che il loro sottoprodotto è il vapore acqueo. Hanno inoltre un'elevata efficienza energetica, con un tasso di conversione che raggiunge il 60% rispetto al 30-40% dei motori a combustione interna[2]. Ciò significa che, mentre un motore a combustione interna converte il 30-40% dell'energia del carburante in movimento (il resto si perde in calore e attrito), una cella a combustibile può convertire in movimento il 60% dell'energia immagazzinata nel carburante. Una maggiore efficienza energetica si traduce in un minor volume di carburante da conservare nel serbatoio dell'auto, del camion, della nave o dell'aereo alimentati a idrogeno.
Le celle a combustibile sono inoltre molto versatili. Possono essere utilizzate come fonti di energia di riserva e costituire un mezzo affidabile ed efficiente per generare elettricità durante le interruzioni di corrente. Quando la rete non funziona, le celle a combustibile possono intervenire rapidamente per fornire elettricità, assicurando la continuità delle operazioni in applicazioni critiche come centri dati, ospedali e infrastrutture di telecomunicazione. Inoltre, hanno una lunga durata e il loro funzionamento è silenzioso.
Queste due tecnologie hanno chiaramente caratteristiche molto interessanti, quindi cosa potrebbe ostacolarle?
La sfida
Costi elevati e infrastrutture limitate sono attualmente i maggiori ostacoli all'adozione dell'idrogeno verde. Tuttavia, la situazione potrebbe cambiare con l'aumento degli investimenti.
Sebbene la strada da percorrere affinché questo investimento dia i suoi frutti sia ancora lunga, ci sono notevoli spiragli sia in termini di sostegno politico che di innovazione industriale. Nel luglio 2023, la Nikola Corporation ha ottenuto una sovvenzione di 41,9 milioni di dollari dallo stato della California per la creazione di sei stazioni di rifornimento a idrogeno per mezzi pesanti nel sud dello Stato. La California sta assumendo un ruolo di primo piano nella decarbonizzazione dei trasporti e, attraverso tali stazioni, situate in posizioni strategiche, mira a favorire l'adozione di veicoli a emissioni zero, ridurre le emissioni di carbonio, migliorare la salute della comunità e rifornire circa 80-100 camion al giorno (per stazione).
Nel mondo dell'aviazione, i produttori di aeromobili Airbus, Embraer e Fokker puntano al lancio commerciale di aerei a idrogeno entro il 2035. A giugno 2023, almeno 23 operatori aerei, soprattutto compagnie aeree regionali e locatori di aeromobili, avevano firmato una qualche forma di accordo per l'acquisto di aerei o motori a celle a combustibile[3].
Nel settore automobilistico, 8 produttori si stanno adoperando attivamente per la realizzazione di veicoli a celle a combustibile a idrogeno. L'elenco comprende colossi automobilistici come Toyota, BMW e Jaguar Land Rover[4]. Con la costruzione di ulteriori infrastrutture, altri potrebbero seguirne l'esempio.
La strada che gli investitori devono percorrere
Gli investitori entusiasti delle prospettive di crescita dell'idrogeno, e che riconoscono il momento attuale come un punto di accelerazione per la tecnologia, potrebbero voler includere l'idrogeno nel mix relativo alle energie rinnovabili. I progressi degli elettrolizzatori per l'idrogeno e delle celle a combustibile stanno rendendo possibile il sogno che vede l'idrogeno come fonte di energia rinnovabile.
[1] Forbes, "This Is Where The 10 Most Common Elements In The Universe Come From", maggio 2020.
[2] Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti, 2023.
[3] Bloomberg New Energy Finance, 16 giugno 2023.
[4] Fastech, 7 luglio 2023.
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