Anche l'idrogeno verde chiaro fa la sua parte

L'idrogeno prodotto in modo sostenibile può contribuire alla svolta energetica non solo come accumulatore di energia o come carburante per i camion. Nell'industria, potrebbe essere utilizzato ovunque l'idrogeno sia già oggi necessario, ad esempio nella produzione di ammoniaca.

In tutto il mondo si producono 180 milioni di tonnellate di idrogeno all'anno, principalmente per l'industria dei fertilizzanti. Attualmente l'idrogeno viene prodotto dal gas naturale, che è associato a elevate emissioni di gas serra e alla dipendenza dai Paesi esportatori di gas naturale. Se l'idrogeno verde venisse utilizzato come alternativa pulita, contribuirebbe a raggiungere gli obiettivi climatici e a ridurre la dipendenza. L'idrogeno verde viene prodotto utilizzando elettricità sostenibile Chi siamo, attraverso un processo chiamato elettrolisi.

In uno studio destinato all'Europa, i ricercatori dell'Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong (HKUST) e dell'ETH di Zurigo hanno calcolato le condizioni in cui sarebbe salario passare dalla produzione di ammoniaca all'idrogeno verde o quasi verde.

Già economicamente redditizio in Spagna e Norvegia

Due risultati spiccano. In primo luogo, in alcuni Paesi europei come Norvegia, Spagna, Ungheria e Polonia, sarebbe già economico produrre ammoniaca da idrogeno verde o quasi verde. In questi Paesi, l'elettricità sostenibile proveniente dall'energia solare o eolica può essere prodotta in modo particolarmente economico. Ciò è dovuto alle condizioni geografiche favorevoli, alle sovvenzioni statali o ai costi generalmente bassi dell'elettricità. Questi ultimi consentono di passare all'elettricità a basso costo dalla rete quando il sole non splende o il vento non soffia. Le costose soluzioni di stoccaggio per l'elettricità sostenibile sono quindi superflue.

In secondo luogo, l'elettricità non deve essere completamente priva di fossili per avere un impatto positivo sul clima. Secondo lo studio, ha senso anche utilizzare solo elettricità prevalentemente rinnovabile. Nei periodi di assenza di sole e vento, l'elettricità potrebbe essere prelevata dalla rete, in parte proveniente da fonti fossili.

Un chilogrammo di CO₂ sarebbe bene per il clima

L'autore principale dello studio è Stefano Mingolla. Il dottorando dell'HKUST ha lavorato per sei mesi nel gruppo di Giovanni Sansavini, professore del Dipartimento di ingegneria meccanica e dei processi dell'ETH di Zurigo. "Se si utilizza l'idrogeno quasi verde per la produzione di ammoniaca, si possono ottenere molti risultati in tempi molto brevi: si tratta di un 'low hanging fruit'", spiega Sansavini. "Questo è in contrasto con altre applicazioni in cui l'idrogeno è semplicemente un accumulatore di energia e richiede conversioni da una forma di energia a un'altra. Nella produzione di ammoniaca, invece, l'idrogeno serve direttamente come materia prima, eliminando conversioni inefficienti".

I calcoli di Mingolla e dei suoi colleghi dimostrano che: Le emissioni di gas serra derivanti dalla produzione di ammoniaca potrebbero essere ridotte del 95% rispetto ad oggi se si utilizzasse l'idrogeno, la cui produzione non emetterebbe più di un chilogrammo di CO₂ per chilogrammo di idrogeno. L'elettricità necessaria a questo scopo dovrebbe essere significativamente più verde rispetto all'attuale mix di elettricità in Germania, Polonia e Paesi Bassi. Questi tre Paesi sono i maggiori produttori di ammoniaca in Europa. A titolo di confronto, un chilogrammo di idrogeno prodotto con il mix elettrico svizzero comporterebbe emissioni pari a 1,7 chilogrammi di CO₂ piombo. Con l'attuale mix elettrico tedesco, sarebbero 18 i chilogrammi di CO₂,con gli olandesi 16 chilogrammi e con i polacchi 33 chilogrammi.

Se la produzione di idrogeno dovesse essere completamente decarbonizzata e non solo al 95%, i costi sarebbero enormi. L'ultimo 5 percento della decarbonizzazione è il più complesso e costoso. I costi sarebbero quasi raddoppiati. "? importante adeguare le ambizioni di conseguenza", afferma Sansavini. "Voler decarbonizzare completamente potrebbe essere controproducente perché i costi eccessivi potrebbero rallentare la svolta energetica".

Nuovi parchi solari ed eolici per la produzione di idrogeno

Tuttavia, Sansavini sottolinea che l'idrogeno non sarà prodotto su larga scala utilizzando l'elettricità della rete elettrica. In molti casi, né la produzione locale di elettricità né le capacità di trasmissione transnazionale della rete elettrica sarebbero sufficienti per questo scopo.

Sarebbe invece possibile costruire nuovi parchi solari o eolici direttamente accanto agli impianti di produzione di ammoniaca esistenti. Tuttavia, ciò richiederebbe ampie aree di terreno. Come mostra lo studio, più le condizioni geografiche sono favorevoli alla generazione di elettricità da energia solare o eolica in una regione, meno spazio è necessario. L'Europa meridionale e le zone della costa atlantica sono avvantaggiate in questo senso. "Poiché la quantità di terreno necessaria è elevata, dovremmo pensare soprattutto a un uso combinato del territorio. Ad esempio, un parco eolico o solare in cui si possa praticare contemporaneamente l'agricoltura", afferma Sansavini.

Anche se l'idrogeno verde è già competitivo in Norvegia, Spagna, Ungheria e Polonia, la sua produzione è in media più costosa in Europa rispetto alla produzione da gas naturale. "Affinché l'idrogeno verde diventi competitivo ovunque, sono necessari ulteriori investimenti in ricerca e sviluppo e incentivi economici", afferma Sansavini. Anche il significato esatto di idrogeno verde è attualmente oggetto di discussione nell'UE. "I costi e l'impatto ambientale devono essere proporzionati. L'idrogeno verde dovrebbe poter contenere una parte di energia fossile residua", afferma Sansavini. Utilizzando l'esempio della produzione di ammoniaca, il team di ricerca ha calcolato una raccomandazione per questa quota residua: Fino a un chilogrammo di CO₂-per chilogrammo di idrogeno sarebbe accettabile e ragionevole.