L’IDROGENO È riconosciuto come elemento chiave nelle strategie di decarbonizzazione del settore energetico, industriale e dei trasporti, volte alla mitigazione dell’effetto serra e al raggiungimento della neutralità climatica. Oltre ad essere un vettore energetico versatile e pulito, è anche uno degli elementi più abbondanti in natura, per utilizzarlo, però, occorre scinderlo da acqua o idrocarburi tramite processi di conversione energetica.
I COLORI DELL’IDROGENO E I SUOI UTILIZZI L’idrogeno è classificabile in base al processo di produzione (chimico, elettrochimico, termochimico), alla natura della fonte energetica utilizzata (rinnovabile o non) e alla provenienza della materia prima (acqua, idrocarburi).
L’ idrogeno grigio, che copre oltre il 90% della produzione mondiale, è ottenuto attraverso steam reforming di gas naturale (o idrocarburi) e, in misura minore, dalla gassificazione di altri combustibili fossili. Oggi, questo è il percorso economicamente più sostenibile e tecnologicamente più sviluppato, ma comporta l’emissione di CO2
L’idrogeno blu è ottenuto combinando il processo produttivo dell’idrogeno grigio con tecnologie di cattura della CO2 (CCUS). Pur mantenendo il consumo di combustibili fossili, questa via produce idrogeno low carbon, grazie allo stoccaggio e/o valorizzazione della CO2 catturata.
L’idrogeno verde è prodotto sfruttando energia rinnovabile (es. eolica, solare o da biomassa). La tecnologia di maggior interesse in questo ambito è l’elettrolisi dell’acqua alimentata da elettricità rinnovabile. Nonostante ad oggi questa tecnologia copra una parte trascurabile della domanda globale (1%), gli scenari delineati dalle agenzie internazionali ne prevedono una crescita vertiginosa: la capacità installata supererà in Europa i 30 GW entro il 2030, crescendo di un ulteriore ordine di grandezza entro il 2050 e promuovendo, così, lo stoccaggio dell’overgeneration da fonti rinnovabili.
Gli utilizzi attuali dell’idrogeno sono concentrati nella raffinazione di combustibili, nell’industria chimica (ad es., sintesi dell’ammoniaca) e in quella dell’acciaio, mentre risultano praticamente assenti ma con grande potenziale di sviluppo nei settori dei trasporti e della generazione elettrica:
l’evoluzione del settore della mobilità, guidata dalla progressiva penetrazione dei motori elettrici alimentati da batterie e da celle a combustibile, indurrà cambiamenti nelle infrastrutture legatealla ricarica dei veicoli, con la possibilità di realizzare forti sinergie tra il settore elettrico e quello dell’idrogeno.
il revamping o la realizzazione ex novo di cicli combinati ad alta efficienza sarà in buona parte basato su turbogas di classe H, concepite per ammettere gas naturale miscelato ad alte frazioni di idrogeno (fino al 50%).
l’idrogeno ha infine buone potenzialità come vettore energetico per l’accumulo stagionale di energia in reti elettriche con elevata diffusione di fonti rinnovabili non programmabili (approcci di tipo Power-to-X).
Le attività di Leap sull’idrogeno, un tema trasversale
Pienamente consapevole del potenziale impatto dell’idrogeno nel futuro mix energetico, LEAP impegna le proprie competenze tecniche, in particolare delle aree low carbon technologies e smart energy systems nell’ideazione, promozione e sviluppo di progetti innovativi sulle tecnologie di produzione, stoccaggio e utilizzo efficiente di questo vettore energetico.
Alcuni esempi:
Progetto Hysteel finanziato dal Department Of Energy degli USA: studio di processi innovativi per la produzione di acciaio low carbon con idrogeno verde e/o blu, basati sull’integrazione di celle elettrolitiche a ossidi solidi (SOEC) in impianti per la riduzione diretta del ferro (DRI); simulazioni di processo finalizzate a valutazioni prestazionali e a supportare il design di un impianto pilota.
Progetto E-CO2 co-finanziato dalla Regione Emilia-Romagna tramite fondi POR-FESR: analisi e valutazioni tecnico-economiche di processi produzione di idrogeno pulito ottenuto tramite combinazione di gassificazione di biomassa e reforming di gas naturale con cattura della CO2; valutazione dell’uso di idrogeno verde per la metanazione della CO2 in impianti biogas/biometano in ottica Power-to-Gas.
Consulenze tecniche per l’ideazione e simulazione di sistemi con celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC) integrate in impianti di reforming, per la cogenerazione di elettricità decarbonizzata e idrogeno blu.
Sviluppo di logiche di manutenzione predittiva per compressori installati in stazioni di rifornimento di idrogeno: analisi di dati storici e sviluppo di modelli digitali e algoritmi previsionali.
Algoritmi di ottimizzazione per la progettazione e gestione ottimale dei processi di produzione, distribuzione, accumulo e utilizzo di idrogeno in distretti energetici, anche in ottica di fornitura di flessibilità alla rete elettrica.