Il ruolo crescente dell’idrogeno per l’energia pulita

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Il potenziale dell’idrogeno di svolgere un ruolo significativo nella ricerca globale di energia pulita e sicura sta guadagnando slancio man mano che sempre più industrie e governi investono in progetti verso questo obiettivo. Spinti dalle preoccupazioni sul cambiamento climatico, gli investitori e i politici stanno spingendo per riduzioni aggressive delle emissioni di carbonio. Mentre in passato l’idrogeno ha ricevuto attenzione come fonte di energia pulita, lo slancio attuale alimentato dagli obiettivi di decarbonizzazione e dal miglioramento delle tecnologie mostra maggiori promesse per realizzare il suo potenziale.

Come combustibile, l’idrogeno offre il vantaggio di non produrre anidride carbonica durante la combustione. La maggior parte della fornitura mondiale di idrogeno, tuttavia, è attualmente prodotta da combustibili fossili e utilizzata a livello industriale principalmente per la raffinazione del petrolio e le industrie dei fertilizzanti. Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA; The Future of Hydrogen: Seizing today’s Opportions, giugno 2019, www.iea.org), la produzione di idrogeno genera circa 830 milioni di tonnellate all’anno di emissioni di CO2. C’è tuttavia un’impennata di progetti per creare idrogeno “verde” tramite elettrolisi, dall’acqua.

L’idrogeno prodotto dall’elettrolisi dell’acqua genera solo idrogeno e ossigeno e quindi non contribuisce alle emissioni di gas serra. Le fonti energetiche rinnovabili come l’energia eolica e solare possono essere utilizzate per generare idrogeno, rendendolo un’opzione interessante per immagazzinare la produzione variabile di queste fonti. Secondo il rapporto dell'IEA, "È giunto il momento di sfruttare il potenziale dell'idrogeno per svolgere un ruolo chiave in un futuro energetico pulito, sicuro e conveniente".

I due articoli seguenti esaminano alcune delle attività incentrate sul progresso della produzione di idrogeno "verde" come combustibile di prossima generazione, nonché per uso industriale. Il primo articolo si concentra sulle tecnologie degli elettrolizzatori, mentre il secondo offre un’istantanea delle attività legate alla produzione di idrogeno, al suo utilizzo nei trasporti e altro ancora.

- Dorothy Lozowski, Direttore Editoriale, Ingegneria Chimica e POTENZA

FIGURA 1. I produttori di elettrolizzatori stanno espandendo la capacità di soddisfare la crescente domanda globale

FIGURA 1. I produttori di elettrolizzatori stanno espandendo la capacità di soddisfare la crescente domanda globale

I progressi tecnologici ed economici hanno portato l’idrogeno in prima linea nelle strategie di sostenibilità in molti settori, con gli utenti finali che sperano di trarre vantaggio dalla promessa di ridurre significativamente, o eliminare del tutto, le emissioni di CO2.

Gran parte dell’attività che circonda l’idrogeno oggi coinvolge gli elettrolizzatori, che sono unità di elaborazione modulari in cui viene applicata corrente elettrica per dividere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. Se alimentati da fonti elettriche rinnovabili, come l’energia eolica o solare, gli elettrolizzatori producono H2 senza emissioni o “verde”.

Negli ultimi anni, la produzione di elettrolizzatori è aumentata in modo significativo per soddisfare la domanda globale di H2 verde. Nel giugno 2020, Thyssenkrupp Industrial Solutions AG (Essen, Germania; www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com), in collaborazione con De Nora SpA (Milano, Italia; www.denora.com), ha ampliato la propria capacità produttiva di unità elettrolizzatori ( Figura 1). "Ora abbiamo la capacità di costruire impianti di elettrolisi con una capacità annua di 1 gigawatt e espanderemo ulteriormente le nostre capacità", spiega Christoph Noeres, responsabile dello stoccaggio di energia e dell'idrogeno presso Thyssenkrupp. Questi elettrolizzatori sono offerti come moduli prefabbricati montati su skid (Figura 2), che possono essere combinati per aumentare facilmente la capacità di produzione. L’aumento delle capacità degli elettrolizzatori, afferma Noeres, aiuterà a realizzare catene di valore economicamente promettenti, non solo per la produzione su larga scala di H2 verde, ma anche per la successiva produzione di sostanze chimiche sostenibili, come ammoniaca e metanolo. "L'H2 verde svolgerà un ruolo centrale nel raggiungimento della neutralità dei gas serra, nonché nella creazione di un'economia a circuito chiuso", aggiunge Noeres. All’orizzonte, Thyssenkrupp sta concentrando i suoi progetti di sviluppo su regioni con condizioni favorevoli per le applicazioni power-to-x. All’inizio di quest’anno, la società ha annunciato che i suoi impianti di elettrolisi saranno in grado di collegarsi al mercato elettrico tedesco tramite la centrale elettrica virtuale di E.ON, agendo effettivamente come buffer su larga scala per stabilizzare la rete elettrica. Per raggiungere questo traguardo ambizioso, gli elettrolizzatori hanno dovuto soddisfare diversi criteri di qualificazione del cambiamento di carico dettagliati nei codici di rete degli operatori di trasmissione, dimostrando di mostrare velocità di risposta e flessibilità sufficienti per partecipare al mercato del bilanciamento energetico.