Idrogeno: da trattare con cautela
Per Anthony Patt, gli ambiziosi piani europei per un'economia dell'idrogeno sono al servizio dell'industria del petrolio e del gas piuttosto che dei consumatori e del clima. La Svizzera dovrebbe riflettere attentamente se vuole salire su questo carro.
Se l'idrogeno viene prodotto correttamente e utilizzato in modo responsabile, il gas reattivo può svolgere un ruolo importante nella svolta energetica. L'idrogeno può infatti riscaldare gli edifici, alimentare i veicoli e sostituire direttamente il gas naturale e il carbone nei processi industriali ad alta temperatura.
Utilizzo di idrogeno e CO estratti dall'aria2 possono essere utilizzati anche per produrre combustibili sintetici in sostituzione di olio da riscaldamento, benzina e paraffina o come materia prima per la produzione di CO2-neutrali e le materie plastiche possono essere utilizzate.
Infine, l'idrogeno viene utilizzato anche come mezzo di stoccaggio dell'energia elettrica. ? particolarmente superiore alle batterie quando è necessario immagazzinare grandi quantità di elettricità per lunghi periodi di tempo. Ma per quanto versatile e allettante possa sembrare, l'idrogeno comporta anche diverse sfide.
In primo luogo, lo stoccaggio: ci vuole molta energia per pressurizzare o raffreddare l'idrogeno. Le molecole piccole e volatili tendono a diffondersi attraverso molti materiali. Nuovi approcci come i nanomateriali o la conversione dell'idrogeno in sostanze più immagazzinabili non sono ancora del tutto sviluppati.1 I costi di stoccaggio sono elevati.2
Anche la produzione è impegnativa.3 Oggi quasi tutto l'idrogeno viene prodotto dal gas naturale, che emette molte emissioni di CO2 entra nell'atmosfera. Questi idrogeno grigio devono essere gradualmente eliminate.
Idrogeno bluè prodotto anche dal gas naturale, dove le emissioni di CO2 viene catturato e stoccato in modo permanente nel sottosuolo. Sfortunatamente, grandi quantità di gas naturale, soprattutto metano, un potente gas a effetto serra, fuoriescono durante il processo.
L'opzione più pulita è idrogeno verde e utilizza energia rinnovabile per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Tuttavia, questo processo è estremamente inefficiente. Se alla fine l'idrogeno viene consumato per generare calore o elettricità, più della metà dell'energia utilizzata va persa (si veda questo articolo). Post sul blog).
Nuove preoccupazioni sull'idrogeno
Ora sta emergendo un altro problema legato alle perdite di idrogeno: fino a poco tempo fa le perdite erano viste solo come una perdita economica, ma la posta in gioco è molto più alta. L'idrogeno che fuoriesce reagisce in atmosfera con gli scarsi radicali OH che decompongono il metano. Le perdite di idrogeno prolungano quindi la vita del metano in atmosfera.
Le conseguenze sull'impatto climatico dell'utilizzo dell'idrogeno sono notevoli.4 Gli scenari che utilizzano solo idrogeno verde con bassi tassi di perdita offrono chiari benefici per il clima. Tuttavia, non appena l'idrogeno blu entra nel mix e i tassi di perdita aumentano, i benefici a volte scompaiono completamente. Uno scenario con il 30% di idrogeno blu e tassi di perdita superiori al 3% riscalderebbe l'atmosfera più dei combustibili fossili sostituiti dall'idrogeno in un periodo di 20 anni.5
Quanto viene effettivamente perso?
La risposta è che non lo sappiamo perché le ricerche in merito sono molto scarse. ? ragionevole supporre che l'idrogeno perda più del gas naturale, e le stime per le perdite di gas naturale sono di oltre il 3%.6 Lo studio più completo finora condotto stima le perdite di idrogeno tra il 2,9 e il 5,6%.7
Esistono potenti gruppi di pressione che spingono politicamente affinché l'idrogeno venga utilizzato il più possibile. L'influenza politica è finanziata principalmente dall'industria dei combustibili fossili, poiché la produzione, la distribuzione e la vendita di fonti energetiche liquide e gassose sono tra le sue competenze principali.8 Molti, come me, sono estremamente preoccupati per le conseguenze dei piani ambiziosi sull'idrogeno in Europa, sia per i consumatori che per il clima.
"L'idrogeno può contribuire a riorganizzare il sistema energetico, ma comporta anche dei rischi. La Svizzera - tutti noi - dovrebbe essere cauta con l'idrogeno ed evitare di usarlo quando esistono alternative migliori".Anthony Patt
Concretamente, ciò significa che laddove è possibile l'elettrificazione diretta, ad esempio con pompe di calore e auto elettriche a batteria, i costi dell'elettricità saranno di gran lunga inferiori a quelli dell'idrogeno. I nostri modelli energetici dimostrano inoltre che la sicurezza dell'approvvigionamento garantita dallo scambio di energia elettrica con l'Europa è significativamente più vantaggiosa di un sistema elettrico nazionale autosufficiente dal punto di vista energetico con stoccaggio di idrogeno per il bilanciamento della produzione stagionale.9
I politici sono già sottoposti a forti pressioni per fornire elettricità rinnovabile sufficiente ad eliminare gradualmente i combustibili fossili nei prossimi 20 anni. L'aggiunta di idrogeno verde inefficiente renderà questo obiettivo ancora più difficile.10 Se l'elettricità pulita non sarà sufficiente a produrre abbastanza idrogeno verde, dovremo ricorrere di nuovo all'idrogeno blu - e dovremmo evitarlo a tutti i costi.
Limitare l'uso ad applicazioni sensate
Il governo svizzero ha il merito di essere molto più cauto sull'idrogeno rispetto a molti Paesi europei. Il Consiglio federale ha recentemente annunciato di voler utilizzare l'idrogeno solo dove l'elettrificazione non può essere realizzata direttamente.11 Spero che la Svizzera mantenga la sua posizione e resista alle pressioni della lobby dell'idrogeno. Tutti noi dovremmo essere prudenti con l'idrogeno e usarlo solo quando non ci sono alternative migliori.
Potrebbero essere d'aiuto norme più severe che impediscano l'uso di idrogeno grigio o blu in futuro. I politici potrebbero anche fare di più per garantire che la Svizzera possa continuare a partecipare al mercato europeo dell'elettricità. Infine, il nostro Paese potrebbe promuovere la ricerca sulle perdite di idrogeno in modo che l'idrogeno verde non abbia un impatto negativo sul clima.
1 Rasul, M. G., M. . Hazrat, M. A. Sattar, M. I. Jahirul e M. J. Shearer, 2022: Il futuro dell'idrogeno: sfide per la produzione, lo stoccaggio e le applicazioni. Energy Convers. Manag., 272, 116326, pagina esternadoi:10.1016/J.ENCONMAN.2022.116326.
2 Il Coalizione per l'energia verde e lo stoccaggio (CEGS) - un'iniziativa congiunta dell'ETH di Zurigo e dell'EPFL - vuole affrontare le sfide legate allo stoccaggio e al trasporto dell'idrogeno insieme all'industria. L'autore non fa parte dell'iniziativa.
3 L'idrogeno si trova raramente sulla terra nella sua forma pura come H2. Tuttavia, si ipotizza che ci siano grandi depositi di H2 in strati profondi di roccia. Se questo è vero e i costi di estrazione non sono troppo elevati, potrebbe essere un punto di svolta. Si veda: Milkov AV, 2022: pagina esternaIdrogeno molecolare nei gas naturali di superficie e del sottosuolo: abbondanza, origini e idee per un'esplorazione consapevole. Scienze della Terra Rev., 230, 104063.
4 Hauglustaine, D. et al, 2022: pagina esternaI benefici per il clima di una futura economia dell'idrogeno.Comun. Terra Environ., 3(1), 295.
5 L'Hydrogen Council, un'associazione dell'industria dell'idrogeno, propone di utilizzare il 30% di idrogeno blu. Per fare un paragone: attualmente l'UE prevede il 6% di idrogeno blu. Con un tasso di perdita del 5%, il 6% di idrogeno blu significa che un terzo del beneficio climatico va perso in 20 anni; con un tasso di perdita del 10%, è tre quarti.
6 Zhang, Y. et al., 2020: pagina esternaQuantificare dallo spazio le emissioni di metano del più grande bacino petrolifero degli Stati Uniti.Sci. adv., 6(17).
7 Perdite di idrogeno: pagina esternaUn rischio potenziale per l'economia dell'idrogeno. Columbia Sipa (luglio 2022)
8 Democrazia aperta: pagina esternaL'industria del gas ha pagato lobbisti per ottenere il sostegno dei parlamentari all'idrogeno blu
9 Tr?ndle, T., J. Lilliestam, S. Marelli e S. Pfenninger (2020). pagina esternaAperture tra scala geografica, costi e requisiti infrastrutturali per l'elettricità completamente rinnovabile in Europa.Joule 4: 1929 - 1948..
10 pagina esternaIl ruolo dell'idrogeno in un futuro sistema energetico europeo sicuro e a basse emissioni di carbonio. (Scenari compatibili con l'Accordo di Parigi per le infrastrutture energetiche, 2023)
11 Comunicato stampa del Consiglio federale: pagina esternaRapporto sul ruolo futuro dell'idrogeno in Svizzera.