Circa un quinto di tutte le emissioni di gas serra sono prodotte da industrie come l'acciaio e il cemento, quindi se vogliamo lavorare per una società senza emissioni, questo è un buon punto di partenza. E una tecnologia promettente potrebbe avere un ruolo chiave da svolgere.

"L'idrogeno e i combustibili derivati ​​(da esso) sono in grado di ridurre le emissioni di anidride carbonica dei combustibili fossili proprio, molto lungo termine, fino a zero, ' disse Klaus Scheffer, project manager presso Siemens. 'Non hai bisogno di energie fossili in un mondo futuro. Spero che i miei figli lo vedranno.'

La tecnologia è l'idrogeno verde – che utilizza una corrente elettrica per convertire l'acqua in ossigeno e idrogeno – e se questo è alimentato con energia rinnovabile non produce emissioni di carbonio. Se questo è, a sua volta, utilizzato per fornire una fonte pulita di combustibile per l'industria o per bilanciare la rete elettrica, potrebbe aiutare ad alterare il futuro del pianeta.

Il problema principale finora è stato come produrre idrogeno in grandi quantità in modo pulito. Attualmente, circa il 96% dell'idrogeno globale è prodotto riformando il metano, che produce anidride carbonica come prodotto di scarto. Idrogeno verde prodotto con questo metodo di elettrolisi, però, è un'alternativa molto più pulita.

Scheffer sta aiutando a creare una fonte di idrogeno verde da utilizzare in un'acciaieria a Linz, Austria, come parte di un progetto chiamato H2FUTURE. L'obiettivo di questo progetto non è solo produrre idrogeno verde da energia rinnovabile, ma per vedere se a sua volta può essere utilizzato per produrre acciaio con una minore impronta di carbonio, soprannominato acciaio verde.

"La produzione di acciaio è una delle industrie che stanno dominando le emissioni di anidride carbonica nel mondo, ' ha detto Scheffer. "Il processo di produzione dell'acciaio applicato a Linz utilizza carichi di carbone per la produzione di acciaio, (quindi ci sono) molte emissioni di anidride carbonica.'

fattibile

Il primo passo di questo progetto è verificare se la tecnologia è praticabile per l'uso commerciale:l'elettrolizzatore inizierà a funzionare a pieno regime nella primavera del 2019. Funzionando a una capacità di sei megawatt, la pianta produrrà circa 1, 200 metri cubi di idrogeno verde all'ora a regime.

È certamente un piccolo test:l'elettrolizzatore ridurrà solo una frazione delle emissioni di carbonio nell'impianto. Ma questo è solo un progetto pilota, con progetti su come ampliarlo per una maggiore produzione di idrogeno in futuro, utilizzando un elettrolizzatore funzionante a una capacità di 100 megawatt.

Vicino a Colonia in Germania, nel frattempo, nell'ambito di un progetto chiamato REFHYNE, ITM Power sta sviluppando un elettrolizzatore da dieci megawatt che entrerà in funzione nel 2020. Viene installato nella raffineria della Renania, gestito da Shell Deutschland Oils, che attualmente si basa sul reforming a vapore per produrre idrogeno.

Questa è la più grande raffineria della Germania, consumando circa 180, 000 tonnellate di idrogeno all'anno. Il nuovo elettrolizzatore fornirà una modesta quantità di idrogeno verso questo totale - circa 1, 300 tonnellate all'anno. Ma se il processo ha successo, allora la tecnologia potrebbe essere ampliata.

Oltre a produrre idrogeno, REFHYNE ha un altro scopo che aiuta a creare un caso aziendale per il suo utilizzo. L'elettrolizzatore può essere acceso o spento molto rapidamente, il che significa che può fornire un servizio di bilanciamento della rete per far fronte a periodi di alta o bassa domanda nella rete elettrica.

'L'utility (aziende) deve bilanciare le rinnovabili intermittenti con gli impianti di base, ' ha detto il dottor Frithjof Kublik, consulente senior per lo sviluppo del business presso la raffineria della Renania. "L'elettrolizzatore ha il vantaggio di potersi accendere o spegnere molto velocemente, in pochi secondi, e da questo punto di vista puoi offrire un servizio di bilanciamento della rete.'

I servizi di bilanciamento della rete beneficiano di flessibilità, per cui "l'azienda di servizi pubblici è disposta a pagare un prezzo, "disse Kublik.

È anche qualcosa che viene indagato in Danimarca, dove un progetto chiamato HyBalance ha sviluppato un impianto dimostrativo a Hobro che produce idrogeno dall'elettrolisi dell'acqua quando la quantità di elettricità prodotta dalle energie rinnovabili supera quella necessaria alla rete.

"Il progetto è davvero quello di testare come possiamo utilizzare l'energia rinnovabile dalla rete e trasformarla in idrogeno, che possono essere utilizzati sia nell'industria che per applicazioni energetiche, ' ha detto Caroline Le Mer, Direttore di Hydrogen Energy Europe presso Air Liquide, che coordina il progetto.

picchi

L'impianto è stato inaugurato nel settembre 2018 e funzionerà per 15 anni, utilizzando lo stesso processo di elettrolisi di H2FUTURE e REFHYNE per produrre idrogeno, nota come elettrolisi della membrana a scambio protonico (PEM). Gli elettrolizzatori più tradizionali si basano sull'elettrolisi alcalina, ma PEM è vantaggioso in quanto può far fronte a picchi di offerta, come da energie rinnovabili come l'eolico e il solare.

Ciò è particolarmente utile in Danimarca, dove l'energia eolica è abbondante – nel 2015, Il 42% della sua elettricità è stata prodotta dall'energia eolica. Presso l'impianto dimostrativo HyBalance, questo viene utilizzato per produrre idrogeno quando i livelli di elettricità sono bassi, come di notte, o quando i livelli di vento sono alti.

Il gas viene venduto all'industria o utilizzato per alimentare le auto a idrogeno, con l'obiettivo generale di dimostrare che l'idrogeno può essere prodotto in quantità sufficientemente grandi attraverso l'energia rinnovabile per essere utile alle industrie.

In una fase successiva, l'idrogeno potrebbe essere conservato in grotte di sale per un uso futuro, un modo a basso costo per immagazzinare grandi quantità.