Credito:Liebreich Associates
L'idrogeno viene utilizzato principalmente per produrre sostanze chimiche come fertilizzanti e nelle raffinerie di petrolio. La maggior parte dell'idrogeno nel mondo oggi è prodotto da gas naturale o carbone, metodi associati a grandi emissioni di anidride carbonica. I paesi sviluppati stanno quindi cercando "idrogeno verde", prodotto utilizzando elettricità rinnovabile come l'energia solare ed eolica. Gli esperti di energia Rod Crompton e Bruce Young spiegano i potenziali vantaggi e le sfide dell'idrogeno verde.
A cosa serve l'idrogeno?
La domanda globale di idrogeno ha raggiunto i 94 milioni di tonnellate nel 2021 e ha contenuto un'energia pari a circa il 2,5% del consumo energetico finale globale. Solo lo 0,1% circa dell'attuale produzione globale di idrogeno è verde, ma sono previste grandi espansioni.
Sono previste anche nuove applicazioni per l'idrogeno verde.
La classificazione di Liebreich è un utile indicatore dei potenziali mercati dell'idrogeno verde.
Poiché l'obiettivo dell'utilizzo dell'idrogeno verde è davvero quello di ridurre l'anidride carbonica, le applicazioni da puntare per prime dovrebbero essere quelle che produrranno le maggiori riduzioni delle emissioni. La scala di Liebreich mostra quali sono. Le applicazioni nella riga superiore (verde) sono un uso efficiente del prezioso idrogeno verde.
Ma l'idrogeno verde attualmente costa molto di più da produrre rispetto a tipi di idrogeno meno puliti. Usarlo per produrre i 180 milioni di tonnellate all'anno di ammoniaca necessari a livello globale per la produzione di fertilizzanti avrebbe un grave effetto a catena sui prezzi dei generi alimentari.
Quindi è difficile vedere come avverrà questa transizione.
Come viene prodotto l'idrogeno verde?
L'idrogeno verde è fatto dall'acqua. Utilizzando elettricità rinnovabile ("verde"), apparecchiature chiamate elettrolizzatori separano l'idrogeno dall'ossigeno nell'acqua (H₂O). Il processo è chiamato elettrolisi.
La produzione di idrogeno verde non emette anidride carbonica, ma la costruzione di infrastrutture elettriche rinnovabili attualmente utilizza combustibili fossili, che emettono anidride carbonica.
L'idrogeno è stato tradizionalmente prodotto da fonti di energia non rinnovabili come il carbone ("idrogeno nero") e il gas naturale ("idrogeno grigio"). Quando questi metodi sono combinati con la cattura e lo stoccaggio del carbonio, l'idrogeno prodotto è noto come "idrogeno blu".
Quali sfide presenta l'idrogeno verde?
Sebbene i costi della produzione di energia rinnovabile siano in diminuzione, il costo dell'elettrolisi non è ancora commercialmente competitivo.
Oggi, l'idrogeno verde ha un costo energetico equivalente stimato tra i 250 ei 400 dollari USA per barile di petrolio al cancello della fabbrica, secondo l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili. Sono previste future riduzioni dei costi, ma queste sono incerte. Gli attuali prezzi del petrolio sono di circa 100 dollari al barile, molto meno di quanto costerebbe utilizzare l'idrogeno verde invece dei prodotti petroliferi convenzionali.
Vanno presi in considerazione anche i costi di trasporto dell'idrogeno.
Sfortunatamente, la fisica dell'idrogeno è contraria al trasporto dell'idrogeno a basso costo. È molto più impegnativo dei combustibili liquidi a base di petrolio, del gas di petrolio liquefatto o del gas naturale liquefatto. Il trasporto marittimo dell'idrogeno deve avvenire a temperature molto basse (-253 ℃). La benzina o il diesel non necessitano di costose refrigerazioni:vengono trasportati a temperatura ambiente.
E l'idrogeno trasporta solo il 25% dell'energia di un litro di benzina, il che rende molto più costoso trasportare e immagazzinare la stessa quantità di energia.
Sono stati studiati modi alternativi per trasportare l'idrogeno. Poiché l'ammoniaca (NH₃) è molto più facile ed economica da trasportare dell'idrogeno, l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili ha raccomandato di "immagazzinare" l'idrogeno nell'ammoniaca per la spedizione. Ma ciò richiede apparecchiature aggiuntive per mettere l'idrogeno nell'ammoniaca e rimuoverlo a destinazione. Secondo l'agenzia, questi processi aggiungono costi di circa 2,50 USD–4,20 USD/kg (equivalenti a 123–207 USD al barile di petrolio).
L'idrogeno è più difficile da gestire rispetto ai combustibili fossili convenzionali. È un gas incolore, inodore e insapore, a differenza degli idrocarburi convenzionali. Ciò rende più difficile il rilevamento delle perdite e aumenta il rischio di incendio o esplosione. Gli incendi di idrogeno sono invisibili all'occhio umano.
Storicamente, l'idrogeno è stato controllato all'interno dei perimetri della fabbrica e gestito da persone addestrate. La diffusa introduzione dell'idrogeno nella società richiederà nuove misure e competenze, tra cui assicurazioni, movimentazione dei materiali, antincendio e gestione dei disastri.
Dove verranno realizzati i primi megaprogetti sull'idrogeno?
La costruzione del primo progetto di idrogeno verde su scala gigawatt in Arabia Saudita è già iniziata. Molti dei progetti pionieristici saranno realizzati nell'emisfero australe, principalmente nei paesi in via di sviluppo. Questo perché sono meno densamente popolate e dispongono di migliori risorse energetiche rinnovabili (solare ed eolica) per generare l'elettricità necessaria.
Anche se questo può sembrare positivo per i paesi in via di sviluppo, ci sono grandi rischi nello sviluppo di mega progetti sull'idrogeno. Per prima cosa, la "legge ferrea" dei megaprogetti afferma:"Over budget, nel tempo, sotto i benefici, ancora e ancora". I proprietari dei progetti si assumono il rischio di esecuzione del progetto.
I rischi includono anche il rischio di cambio, località remote, tecnologia all'avanguardia e mancanza di competenze. I potenziali paesi ospitanti dovranno bilanciare questi rischi con le tentazioni di migliorare gli investimenti, l'occupazione e la bilancia dei pagamenti. Sarebbe saggio estrarre garanzie dai loro paesi clienti in modo da evitare l'ingiustizia del sud del mondo che sovvenziona il nord del mondo mentre passa a un'energia più pulita.
Il Sudafrica ha ora una "tabella di marcia per l'idrogeno" dopo molti anni di finanziamenti governativi. L'azienda energetica Sasol e il produttore di veicoli Toyota parlano di una "valle dell'idrogeno", un corridoio geografico di industrie di produzione e applicazione di idrogeno concentrato. E il governo sudafricano e Sasol stanno parlando di stabilire un nuovo porto sulla costa occidentale a Boegoebaai per la produzione e l'esportazione di idrogeno verde. A Nelson Mandela Bay, Hive Hydrogen sta progettando un impianto di ammoniaca verde da 4,6 miliardi di dollari.
La Namibia ha anche grandi progetti per un progetto di idrogeno verde da 10 miliardi di dollari.
La chiave per ridurre i costi dell'idrogeno verde in futuro risiede principalmente nei miglioramenti tecnologici e nella riduzione dei costi relativi alla produzione di massa e all'aumento graduale dell'elettrolisi. E, in misura minore, riduzioni incrementali dei costi di trasporto e movimentazione. + Esplora ulteriormente
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
