Come si produce l'idrogeno verde e quali sono i pro e contro

L'idrogeno verde è considerato un elemento cruciale per la transizione energetica globale e per affrontare la crisi climatica. Definito come un vettore energetico pulito, rappresenta una risorsa chiave nella lotta contro le emissioni di carbonio e promette di decarbonizzare settori "difficili da abbattere", dove l'elettrificazione diretta non è facilmente praticabile, come l'industria pesante e i trasporti a lunga percorrenza.

L'idrogeno (H₂) è un gas incolore e inodore, la cui classificazione viene stabilita dal metodo di produzione, spesso identificato con un "colore" differente. L'idrogeno verde si distingue perché è l'unica variante a zero emissioni di carbonio nel processo produttivo.

L'idrogeno verde viene prodotto tramite un processo chiamato elettrolisi, in cui l'elettricità viene usata per scindere le molecole d'acqua nei suoi componenti: idrogeno e ossigeno. Durante l'elettrolisi, una corrente elettrica generata da fonti come il solare, l'eolico o l'idroelettrico passa attraverso l'acqua, separandola nei suoi componenti.

Affinché l'idrogeno sia classificato come "verde", l'energia elettrica utilizzata per l'elettrolisi deve provenire esclusivamente da fonti rinnovabili (come eolica, solare o idroelettrica).

L'idrogeno verde offre numerosi benefici che lo posizionano come una risorsa strategica per un futuro energetico più sostenibile:

• Zero Emissioni: la produzione e l'utilizzo dell'idrogeno verde, se alimentati al 100% da rinnovabili, sono completamente carbon neutral. Non rilasciano o altri gas serra, contribuendo in modo decisivo alla lotta contro il cambiamento climatico.

   

• Decarbonizzazione dei settori difficili: è una delle poche soluzioni praticabili per settori ad alta intensità energetica che non possono essere facilmente elettrificati. Tra questi figurano l'industria dell'acciaio, del cemento, la chimica, e i trasporti pesanti (camion, navi, aerei).

   

• Stoccaggio energetico flessibile: L'idrogeno è un eccellente vettore energetico. Permette di immagazzinare l'energia elettrica prodotta in eccesso dalle fonti rinnovabili (che sono intermittenti, come sole e vento). Questo "stoccaggio di lunga durata" supera i limiti delle batterie e garantisce una fornitura energetica costante e affidabile.

   

• Versatilità d'uso: può essere utilizzato per la produzione di elettricità, come carburante (ad esempio nei veicoli a celle a combustibile) o come materia prima nell'industria.

   

Nonostante il grande potenziale, l'idrogeno verde affronta sfide significative che ne limitano ancora l’utilizzo su larga scala:

• Costi elevati: attualmente, l'idrogeno verde ha un costo di produzione notevolmente più alto (spesso 3-5 volte superiore) rispetto all'idrogeno "grigio", che deriva dal gas naturale ed è prodotto con tecnologie mature, ma con elevate emissioni. I costi devono calare attraverso la scalabilità e l'innovazione tecnologica.

   

• Efficienza energetica: l'intero processo, dalla conversione dell'elettricità in idrogeno (elettrolisi) alla sua riconversione in energia utilizzabile (ad esempio in una cella a combustibile), comporta una perdita significativa di energia. Questo rende il processo meno efficiente rispetto all'elettrificazione diretta.

   

• Infrastrutture mancanti: mancano ancora reti di trasporto e distribuzione dedicate all'idrogeno, come gli idrogenodotti. La costruzione di nuove infrastrutture e l'adattamento di quelle esistenti (come le reti del gas naturale) richiedono ingenti investimenti e tempo.

   

• Difficoltà di stoccaggio e trasporto: L'idrogeno è un gas con una densità energetica volumetrica bassa. Per lo stoccaggio e il trasporto richiede o la compressione ad alta pressione (350-700 bar) o la liquefazione a temperature estremamente basse (), entrambi processi che sono molto energivori e costosi.

   

• Domanda di acqua ed energia rinnovabile: la produzione su larga scala di idrogeno verde richiede grandi quantità di elettricità verde e acqua pura, risorse che devono essere pianificate con attenzione per evitare di sottrarle ad altri usi essenziali.

L'idrogeno verde è senza dubbio una tecnologia chiave e un pilastro potenziale per una transizione energetica realmente sostenibile. Non rappresenta di certo una soluzione universale, ma sicuramente risultà già poter dare un contributo essenziale verso la transizione energetica. Il suo successo dipenderà dalla capacità di superare le attuali sfide economiche e infrastrutturali, rendendo l'elettrolisi alimentata da energie rinnovabili competitiva in termini di costi e scalabilità. Investimenti, ricerca e sviluppo sono fondamentali per sbloccare il pieno potenziale di questo vettore energetico pulito.

Fonti:

Deign, Jason (29 June 2020). "So, What Exactly Is Green Hydrogen?

"What is Green Hydrogen? Benefits, role, state, and challenges". 8 October 2023

Squadrito, Gaetano; Maggio, Gaetano; Nicita, Agatino (1 November 2023). "The green hydrogen revolution"

Noris Gallandat1, Krzysztof Romanowicz e Andreas Züttel, An Analytical Model for the Electrolyser Performance Derived from Materials Parameters

Y.X. Chen, A. Lavacchi, H.A. Miller, M. Bevilacqua, J. Filippi, M. Innocenti, A. Marchionni,W. Oberhauser, L. Wang e F. Vizza, Nanotechnology makes biomass electrolysis more energy efficient than water electrolysis