Attrae investimenti pubblici e privati, dà il via a diverse imprese innovative ed è in grado di disegnare la strada per una occupazione nuova e qualificata. Parliamo dell’idrogeno, una risorsa capace di alimentare diversi settori in un futuro non troppo lontano. Le premesse sono certamente emozionanti, ma lo sviluppo di questo nuovo mercato comporta la creazione di nuovi paradigmi produttivi in molte industry.
L’orizzonte di azione è stato definito dall'Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), secondo cui, per azzerare le emissioni entro il 2050, i combustibili basati sull’idrogeno estratto con fonti rinnovabili dovranno alimentare fra il 10 e il 12% del consumo di energia globale. L’Unione Europea e l’Italia hanno allineato i propri obiettivi di conseguenza, dando il via a investimenti dedicati allo sviluppo dell’idrogeno e alla sua applicazione in diversi settori. Oggi, quindi, il comparto si ritrova a far conoscere il prodotto e le sue potenzialità, per rendere sempre più attrattivi gli investimenti e puntare sulla creazione di infrastrutture adeguate.
Utile per l’industria energivora
Se da un lato industrie come quella chimica e della raffinazione stanno già usando l’idrogeno fossile come fonte energetica alternativa, dall’altro ci sono settori altamente energivori ancora molto difficili da decarbonizzare con soluzioni economiche, poiché risultano poco impattanti. Si tratta principalmente di acciaierie, cementifici, cartiere, vetrerie e aziende di ceramica. Per realizzare la piena decarbonizzazione di questo tipo di realtà, l’idrogeno low carbon può rappresentare un valido alleato, ad esempio nelle acciaierie, dove sono necessarie temperature molto elevate, che non sempre i bruciatori elettrici sono in grado di raggiungere e che possono invece essere ottenute da bruciatori a idrogeno.
Opportunità e qualche rischio
Il focus è allora sulle opportunità che offre l’idrogeno che, insieme a quelle offerte dall’elettrificazione diretta, ci pongono di fronte all’apertura di un nuovo mercato per i produttori di energia, i quali potranno assicurarsi forniture sufficienti soprattutto di energia elettrica rinnovabile (oggi riservata in gran parte all’elettrificazione diretta), a cui si aggiunge anche la produzione di idrogeno per quei processi industriali difficilmente elettrificabili.
Andando avanti, oltre le opportunità si dovranno considerare anche i rischi legati all’implementazione dell’idrogeno come fonte alternativa, ad esempio quelli legati al retrofitting degli impianti produttivi, ovvero il loro ammodernamento con tecnologie equivalenti ma capaci di essere alimentate ad alte percentuali di idrogeno. In questo caso, infatti, la gestione potrebbe essere più complessa, sia da un punto di vista tecnico, dal momento che queste tecnologie sono spesso ancora in fase prototipale (come i forni alimentati a idrogeno), sia considerando gli investimenti necessari per riuscirci.
Inoltre, se nel breve e medio termine la maggior parte delle applicazioni saranno di miscelazione di piccole quantità di idrogeno con gas naturale (quindi con basso impatto sugli impianti produttivi esistenti), dal 2030 sarà probabile assistere a diverse applicazioni con più elevate quote di idrogeno. Molte imprese dovranno dunque compiere ingenti investimenti per adattare interi impianti e procedure a questo tipo di alimentazione, perché una volta prodotto e trasportato a destinazione, l’idrogeno potrebbe risultare non direttamente fruibile dall’utente finale.
Infine, trattandosi di materiale infiammabile, poco denso e capace di disperdersi nell’aria con molta facilità, lo stesso trasporto dell’idrogeno risulta tuttora un elemento di criticità, che richiede una selezione accurata di tubi, carri bombolai e navi a seconda dell’applicazione finale.
Trasporti pesanti, navi, ferrovie
L’idrogeno è una risorsa preziosa, il cui utilizzo deve essere focalizzato su settori in cui tecnologie di decarbonizzazione alternative e meno costose non siano applicabili. Nel prossimo decennio, questi saranno principalmente il settore industriale e il settore dei trasporti. Quest’ultimo in particolare vede nell’idrogeno un potenziale vettore di decarbonizzazione nei casi in cui l’elettrificazione non sia una alternativa percorribile o economicamente conveniente.
Un esempio su tutti è rappresentato dal settore ferroviario (sia che si parli di trasporto di merci che di persone), poiché, per la decarbonizzazione delle tratte non ancora elettrificate, il passaggio a treni a idrogeno sarebbe più conveniente rispetto all’elettrificazione, dati gli elevati costi di messa a terra dell’infrastruttura (rete) di distribuzione dell’energia elettrica. In Italia, circa un terzo delle ferrovie è coperto da treni a Diesel con elevata vita media, ma la sostituzione dovrebbe comunque avvenire nei prossimi anni, rendendo l’occasione ideale per il passaggio alla tecnologia a celle a combustibile idrogeno. I primi progetti sul suolo nazionale sono già stati annunciati (ad esempio in Piemonte) e il PNRR propone una linea dedicata di finanziamenti per lo sviluppo di questa applicazione.
Il settore navale e il settore aereo potrebbero rappresentare un ulteriore ambito di applicazione dell’idrogeno, seppure dopo il 2030. Ad esempio, potremmo vedere casi di utilizzo dell’idrogeno nei combustibili per l’alimentazione delle navi a lungo raggio, resi possibili anche dalla bassa necessità di adattamento dei motori esistenti, mentre gli e-fuels a base idrogeno potrebbero rappresentare un importante sostituto del kerosene per il settore del trasporto aereo e giocare così un ruolo determinante nel percorso verso la decarbonizzazione del comparto.
Un’alternativa all’elettrico
Il settore del trasporto su ruota, invece, è forse quello maggiormente variegato: sembrano esserci buone possibilità di applicazione delle tecnologie a celle a combustibile idrogeno per i camion a lunga percorrenza (con prime flotte già operative, ad esempio Hyundai in Svizzera), mentre il segmento dei veicoli leggeri (incluse le autovetture) è quello dove l’elettrificazione risulta più conveniente. Infatti, i recenti annunci di investimenti da parte delle grandi case automobilistiche in ricerca & sviluppo e nella produzione sono ad oggi principalmente concentrati sulla tecnologia elettrica per il segmento dei veicoli leggeri. È bene ricordare che nel caso del trasporto su ruota sono valutati non solo i parametri economici (ad esempio, il total cost of ownership) nel confronto tra tecnologie, ma anche i parametri tecnici, primo fra tutti il tempo di rifornimento, dove la tecnologia elettrica ha di recente visto importanti miglioramenti.
Per abilitare lo sviluppo del mercato elettrico nel settore del trasporto ferroviario e su ruota, sarà necessaria una rete di infrastrutture di ricarica dedicata, dando priorità alle rotte strategiche per i mezzi pesanti.
Stoccaggio energetico, ma solo in casi particolari
Un ulteriore ambito di applicazione per l’idrogeno, anche in questo caso realizzabile dopo il 2030, è quello dello stoccaggio di energia elettrica, in attesa di essere nuovamente riconvertito in elettricità. Ciò avverrebbe in circostanze e casi abbastanza circoscritti, considerata la bassa efficienza di questo utilizzo specifico da un punto di vista energetico.
Ci sono poi casi in cui sarebbe possibile utilizzare l’idrogeno come vettore di stoccaggio per una successiva produzione di elettricità (ad esempio tramite celle a combustibile stazionarie): nella gestione della “overgeneration” per grandi impianti fotovoltaici, ovvero della produzione di energia in eccesso rispetto alla domanda, potrebbe essere conveniente convertire l’energia elettrica in eccesso in idrogeno per poi riconvertirlo nuovamente in elettricità. Naturalmente, in questo modo, l’idrogeno andrebbe a competere in maniera diretta con altre tecnologie emergenti di stoccaggio, quali le batterie; di conseguenza, la competitività di questa soluzione dovrà essere valutata caso per caso e tenendo in considerazione le sue specificità. Un ulteriore caso di applicazione potrebbe infine prevedere la produzione di elettricità off grid, cioè la produzione di elettricità da impianti indipendenti, in situazioni in cui si necessita di energia ma non è possibile collegarsi ad una rete o se la rete stessa manca, per avere energia di backup in sostituzione dei generatori diesel convenzionali.
L’impegno dell’Italia
Il nostro Paese si trova ancora nella fase iniziale di programmi e progettualità per l’implementazione dell’idrogeno low carbon, come ad esempio l’idrogeno verde, prodotto da energia elettrica da fonti rinnovabili, o l’idrogeno blu, prodotto da gas naturale ma con successivo stoccaggio ed eventuale riutilizzo della CO2 prodotta, ma le industrie più lungimiranti lo vedono già come uno strumento di creazione di valore, e i governi stanno facendo la loro parte per renderlo possibile. L’idrogeno, infatti, è tra i protagonisti della Missione 2 del Pnrr che riguarda rivoluzione verde e transizione ecologica: si parla dello stanziamento di 3,6 miliardi di euro, di cui 2 miliardi da veicolare ai comparti industriali cosiddetti hard to abate proprio per progetti di decarbonizzazione a base di idrogeno.
Anche le imprese giocheranno un ruolo importante: la ricaduta sull’industria del nuovo vettore energetico offre opportunità notevoli ma non semplici. All’idrogeno guardano da tempo sia i principali operatori del mercato energetico (come le power utilities e i player del settore oil&gas), sia gli Original Equipment Manufacturer (OEM) e società di ingegneria. Ma si stanno già muovendo anche diverse realtà locali per pianificare lo stoccaggio di questa energia pulita, comprese le hydrogen valley dell’Enea, che mira a creare un polo di ricerca per lo sviluppo di una filiera italiana dell’idrogeno.
Una risorsa da usare con criterio
L’idrogeno rappresenta sicuramente uno dei vettori energetici che può sostenere l’Italia nel percorso di decarbonizzazione, con potenziali impatti lungo tutta la filiera. Ma ricordiamoci: è una risorsa preziosa ed è opportuno che sia utilizzato in quegli ambiti in cui tecnologie alternative e meno costose non siano disponibili o applicabili. Alcune applicazioni dell’idrogeno sono già emerse e sembrano fattibili nel breve termine, per altre ci sarà da attendere ancora un decennio o più. In ogni caso, per poter arrivare a un utilizzo dell’idrogeno su scala, sarà importante chiarire i principali elementi regolatori e gli incentivi disponibili, per dare agli attori industriali un quadro di riferimento chiaro in cui poter intraprendere i primi passi con nuovi progetti.
Come accelerare l’utilizzo dell’idrogeno nel nostro paese?
L’attuale contesto di mercato è ancora incerto e, comprensibilmente, per molte aziende è difficile impegnarsi in investimenti importanti. Per facilitare i player, il primo tema da affrontare è un quadro normativo e regolatorio più definito, che possa dare evidenze alle aziende del perimetro di gioco e dei rischi da gestire. In particolare, utile definire quali standard sono necessari per la produzione dell’Idrogeno (nel caso di quello verde, anche rispetto alla produzione da rinnovabili), quali misure occorrono per uno stoccaggio e trasporto sicuro, delle linee guida chiare sulle modalità di utilizzo, sulle garanzie d’origine, eccetera.
Il secondo elemento importante è assicurare che lo sviluppo delle rinnovabili, nel caso di idrogeno verde, possa essere effettivamente più veloce e che le criticità sui tempi dell’ottenimento dei permessi possano essere realmente risolte. È certo che l’idrogeno low carbon possa essere prodotto anche in altri modi (da economia circolare o da stoccaggio della CO2), ma le rinnovabili rimangono comunque un collo di bottiglia importante da risolvere, anche nella più ampia ottica di rispetto degli obiettivi Fit for 55, che prevedono un focus sempre crescente sulla decarbonizzazione della produzione di elettricità.
Infine, da non sottovalutare, il tema produttivo legato agli elettrolizzatori e alla capacità del nostro Paese di guadagnarsi una fetta di questo mercato a livello globale. Sicuramente possiamo contare sulle capacità di creare distretti di scala rilevanti e un’infrastruttura nazionale di trasporto e stoccaggio adeguata, elementi che possono darci un vantaggio certo rispetto ad altre realtà nella produzione, stoccaggio e utilizzo dell’idrogeno, assicurando competitività a tante aziende che devono ridurre l’utilizzo di altre fonti di energia, in particolare del gas.
Questo articolo è stato pubblicato sul numero di dicembre 2022 di Energia&Mercato
