Idrogeno verde: scopri tutto su questo carburante

L'idrogeno verde è un carburante prodotto con energia elettrica generata da fonti pulite e rinnovabili. Alcuni esempi, tra gli altri, di questi tipi di energia sono l'elettricità, l'eolico, il solare, la biomassa e il biogas. 

Oltre a essere un combustibile a zero emissioni di CO₂, in generale può essere utilizzato per alimentare i veicoli, come automobili, camion, aerei, navi o altro, e può anche essere utilizzato come fonte di materie prime per l'industria della produzione di fertilizzanti.

In questo senso, l'idrogeno verde è considerato fondamentale per la transizione energetica che è sotto i riflettori dei Paesi impegnati nella lotta al cambiamento climatico. 

Che cos'è l'idrogeno verde?

L'idrogeno verde è un carburante considerato un'alternativa per il futuro. Questo tipo di energia pulita è prodotta dal reforming di etanolo, dal gas di biomassa o dall'elettrolizzazione dell'acqua.

Utilizzato come carburante per i trasporti, l'idrogeno verde è anche una materia prima in diversi settori dell'industria, come quello agroalimentare, che lo utilizza per produrre fertilizzanti. 

Dalle fonti di energia rinnovabile che generano elettricità, l'idrogeno agisce come un integratore che incorpora la generazione di elettricità con altre forme di utilizzo o applicazioni, come il modello energetico e il modello chimico. 

Da questa connessione nasce il concetto di "Power-to-x" (PtX o P2X), che spiega il processo di implementazione delle fonti rinnovabili in tutti i settori dell'economia globale. Ciò è possibile trasformando l'energia elettrica in altre forme di energia.

Le tecnologie PtX possono essere utilizzate in vari modi, ad esempio per produrre idrogeno per i veicoli con celle a combustibile o per produrre paraffina per gli aerei con un basso impatto ambientale. 

Le tecnologie ad idrogeno verde e PtX sono diventate fondamentali per i processi di transizione energetica già adottati nelle agende sostenibili dei Paesi impegnati nella cura dell'ambiente e nel controllo dei cambiamenti climatici. 

Gli esperti prevedono che l'idrogeno sostituirà il petrolio e il gas naturale e diventerà la principale risorsa energetica entro il 2050.

Quanto è importante questo carburante?

Lo stile di vita odierno implica che ogni anno sarà necessario utilizzare una maggiore quantità di elettricità per mantenere le attività quotidiane degli esseri umani. Sia a casa, dove si utilizzano apparecchiature elettriche ed elettroniche che richiedono una ricarica, che in ambito industriale. In questo caso, il consumo energetico è notevolmente superiore.

I macchinari industriali utilizzano generalmente una fonte di elettricità non rinnovabile per funzionare e, in molte aziende, il funzionamento richiede che i macchinari rimangano collegati all'elettricità senza interruzioni. 

Secondo i dati dell'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) pubblicati nel 2019, la domanda globale di energia dovrebbe aumentare del 25-30% entro il 2040. Questo dato, in un'economia che dipende ancora da carbone e petrolio, significa un aumento della CO₂, e di conseguenza un maggiore impatto sull'ambiente ad incentivare il cambiamento climatico.

Con l'uso dell'idrogeno verde, l'AIE stima che sarebbe possibile risparmiare 830 milioni di tonnellate di CO₂ all'anno di gas che verrebbe prodotto da combustibili fossili. L'agenzia stima inoltre che sostituendo tutto l'H2 utilizzato nel mondo, potremmo generare 3.000 TWh di energia rinnovabile all'anno. Una media vicina all'attuale domanda di elettricità dell'Europa. 

Questa fonte di energia pulita emette solo vapore acqueo e non lascia residui nell'aria, come invece fanno altri combustibili come il carbone e il petrolio. 

Vantaggi dell'idrogeno verde

Uno dei principali vantaggi dell'idrogeno verde è che può essere estratto scomponendo le molecole che contengono H₂, come l'acqua. Sono in corso ricerche per rendere fattibile l'uso dell'idrogeno verde anche negli ambienti domestici, utilizzando piccoli elettrolizzatori sviluppati con la stampa 3D.

In ambiente domestico, le piastre solari a idrogeno verrebbero utilizzate per convertire l'acqua durante il giorno e poi, tramite celle a combustibile, l'idrogeno verrebbe utilizzato come fonte di energia durante la notte.

Sostituto delle energie rinnovabili

L'idrogeno può essere utilizzato nei settori industriali per sostituire altre energie rinnovabili che non sono in grado di risolvere la necessità di ridurre le emissioni di gas. Uno dei motivi è che l'idrogeno non è intermittente o dipendente dal tempo, come l'energia eolica, solare e idroelettrica. La produzione di idrogeno può anche utilizzare ciò che rimane dalla generazione di queste fonti, che ora viene scartato. In questo modo, l'idrogeno verde è in grado di coprire lacune che altre fonti energetiche non possono colmare. 

Approvvigionamento e trasferimento di energia

Essendo un vettore di energia e non una fonte di energia in sé, l'idrogeno può essere immagazzinato per trasferire energia. In questo modo, tutto l'idrogeno generato sotto forma di gas può essere immagazzinato in serbatoi. E questo gas può essere inserito nelle celle a idrogeno e, attraverso un processo chimico che libera l'energia accumulata nell'elettrolisi, generare un sottoprodotto di vapore acqueo.

La cella a combustibile a idrogeno genera energia elettrica in grado di alimentare il motore di un veicolo di grandi dimensioni, eliminando la necessità di utilizzare un gran numero di batterie elettriche, alimentate da combustibili fossili. 

Molteplici modalità di utilizzo

Oltre a essere sostenibile e immagazzinabile, l'idrogeno verde può essere trasformato in elettricità, carburante sintetico e utilizzato per scopi commerciali, industriali o di mobilità.

Con l'espansione dell'idrogeno verde, è possibile orientare l'industria e la società in altre direzioni, verso la produzione di acciaio sostenibile, la sostituzione del gas da cucina, l'alimentazione di tutti i tipi di veicoli e molto di più. 

E gli svantaggi?

Sebbene abbia molti vantaggi e applicazioni, alcuni ostacoli impediscono a questa risorsa di espandersi e di essere ampiamente prodotta e utilizzata. Mancano ancora, ad esempio, tecnologie in grado di far generare energia elettrica dall'idrogeno per i consumatori. Questo perché le celle a combustibile a idrogeno non hanno le dimensioni necessarie per questa generazione.

Un'altra sfida è legata al trasporto e allo stoccaggio del gas, dato che i fallimenti di questi processi potrebbero ritardare l'adozione del carburante. D'altra parte, ci sono già iniziative che studiano come trasportare l'idrogeno negli stessi gasdotti in cui viene trasportato il gas naturale.

Uno dei fattori che hanno ostacolato l'adozione dell'idrogeno in passato è stata la cattiva reputazione del carburante. Quando lo stoccaggio del trasporto non è stato eseguito correttamente, i veicoli hanno preso fuoco. Oggi, tuttavia, gli esperti affermano che il combustibile è simile al gas naturale, anche se è infiammabile, ma trasportarlo correttamente non comporta alcun rischio.

Anche il costo di produzione dell'idrogeno è più elevato, poiché l'elettrolisi è una fonte rinnovabile più costosa da generare. Allo stesso modo per i costi energetici, dal momento che la produzione di idrogeno richiede più energia rispetto alla produzione di altri combustibili.

La sicurezza nell'uso di questo combustibile deve essere maggiore, perché l'idrogeno è un elemento volatile e altamente infiammabile, che richiede misure aggiuntive per prevenire perdite ed esplosioni.

L'idrogeno verde come energia pulita

La sostenibilità e il cambiamento climatico sono temi dibattuti in tutto il mondo. L'obiettivo dei Paesi sviluppati è quello di decarbonizzare il pianeta entro il 2050. In questo senso, l'idrogeno verde è una soluzione che si allinea totalmente con questo obiettivo e rappresenta un'alternativa per ottenere energia rinnovabile.

Francia, Germania, Giappone e Stati Uniti sono alcuni dei Paesi che utilizzano l'idrogeno verde come energia pulita, in quanto contribuisce a ridurre il tasso di emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera. Come abbiamo già mostrato in questo articolo, l'idrogeno verde è una fonte di energia che non emette gas inquinanti e non lascia residui negativi nell'aria.

L'adozione di tecnologie di testing sarà decisiva in questa fase iniziale, quando la produzione è ancora agli albori. La simulazione al computer è una risorsa fondamentale per le aziende che iniziano a operare in un nuovo mercato o territorio.