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Sostenibilità ambientale

Idrogeno: oltre l'aria calda

Marzo 2021

Molte promesse e altrettante false partenze: adesso, però, tra produzione in aumento e costi in calo, sembra vicina una nuova era alimentata a idrogeno.

L'idrogeno è l'elemento più antico, leggero e abbondante nell'universo. Ma il mondo ha iniziato a conoscere il suo potenziale come fonte di energia solo nel 1776, quando lo scienziato inglese Henry Cavendish isolò il gas per produrre quella che battezzò “aria infiammabile”. La sua caratteristica: emetteva acqua quando veniva bruciata. Da allora, però, i progressi non sono stati molti.  

 

Gli sforzi per trasformare l'idrogeno in una fonte di energia pulita sono stati ostacolati dai costi: produrlo, immagazzinarlo e trasportarlo è molto dispendioso. Adesso, però, i governi (dall'Europa all'Asia) e le imprese stanno intensificando gli investimenti per sviluppare nuove tecnologie basate sull'idrogeno. Si tratta di tendenze che potrebbero presto far diminuire i costi, come è già successo per l'eolico e il solare. Se così fosse, l'idrogeno potrebbe ampliare il proprio peso nel mix energetico globale.

I colori dell'idrogeno

L'idrogeno è una risorsa abbondante, ma nell'atmosfera non esiste in forma pura. Serve estrarlo, attraverso processi complessi. Oggi, circa il 95% dell'idrogeno è “marrone” o “grigio” (prodotto cioè utilizzando fonti fossili, soprattutto a partire dal gas naturale). Si stima che questi processi industriali producano fino a 11 kg di anidride carbonica per generare un solo kg di idrogeno. L'impronta ambientale resta quindi profonda. È qui che subentra l'idrogeno “blu”. L'estrazione è simile a quella dell'idrogeno grigio. La differenza sta nel fatto che l'anidride carbonica prodotta non viene liberata nell'ambiente ma “catturata” e stoccata.

 

Non è però un processo economico, né privo di emissioni. Perché l'idrogeno blu possa diventare competitivo in termini di costi, gli esperiti stimano che dovrebbero verificarsi almeno due condizioni: un'evoluzione tecnologica dei processi e l'aumento dei prezzi del carbonio (condizionati da carichi che penalizzino le materie più inquinanti) a 60-70 euro per tonnellata di CO2 prodotta. 

Rendere l'idrogeno più verde

Date le controindicazioni dell'idrogeno marrone, grigio e blu, si guarda con sempre maggiore interesse a quello “verde”. Deriva dall'elettrolisi, un processo che divide l'acqua in ossigeno e idrogeno, utilizzando una corrente elettrica generata da fonti rinnovabili, come eolico e solare. Le emissioni sono azzerate. Ma, d'altra parte, è il metodo di estrazione più dispendioso.

 

Il drastico calo dei costi delle energie rinnovabili ha permesso di moltiplicare la capacità dell'idrogeno verde da 1 MW nel 2010 a 25 MW nel 2019, afferma l'Agenzia internazionale per l'energia. Un progresso notevole, da guardare però in prospettiva: è verde solo lo 0,1% dell'idrogeno prodotto nel mondo. Con l'evoluzione tecnologica e il fluire degli investimenti, però, il quadro potrebbe cambiare drasticamente nel prossimo decennio.

 

Per raggiungere gli obiettivi di abbattimento delle emissioni, l'Ue punta a installare 6 GW di capacità a un costo stimato di 5-9 miliardi di euro, portandola fino a 80 GW entro il 2030, con investimenti fino a 44 miliardi di euro. Potrebbero arrivare a 470 miliardi di euro entro il 2050, portando la quota di idrogeno nel mix energetico europeo dall'attuale 2% al 13-14%.

A che punto sono le auto ad idrogeno

Una delle strade attraverso cui espandere l'uso dell'idrogeno verde porta al settore automobilistico. Non sorprende: i trasporti rappresentano circa un quinto delle emissioni annuali e sono la principale causa di inquinamento nelle città. Le celle a combustibile, la componente che trasforma l'idrogeno in energia elettrica, funzionano come le batterie elettriche ma non hanno bisogno di ricarica. La loro evoluzione è fondamentale per portare l'idrogeno a bordo.

 

Al momento, la loro efficienza è però ridotta: la quantità di elettricità finale che possono estrarre per 100 unità di energia si attesta al 26%, contro il 69% delle batterie elettriche. Durante i processi di conversione, quindi, subiscono una forte dispersione di potenza. La buona notizia, anche in questo caso, sta nel calo dei costi: alcuni anni fa, la produzione di un singolo kilowatt di energia dalle celle a combustibile a idrogeno costava più di 1000 dollari. Nel 2019, secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il costo era sceso a 53 dollari per kilowatt.

 

Per iniziare, i mezzi a idrogeno potrebbero diventare competitivi sui tipi di veicoli non compatibili con lunghi tempi di ricarica. Secondo gli esperti, tra il 2028 e il 2033, potrebbero ad esempio raggiungere la parità di costi nel mercato dei camion e dei bus diesel con carichi medi o pesanti.

 

Perché l'idrogeno arrivi in strada, però, deve evolversi anche l'infrastruttura. Alla fine del 2019, le stazioni di rifornimento nel mondo erano 470. Numeri esigui, che però segnano un incremento del 20% rispetto all'anno precedente. L'Asia, in particolare, è una regione in forte crescita. L'infrastruttura giapponese è la più grande del pianeta, con 113 stazioni di rifornimento a idrogeno. In Cina, nel 2019 le stazioni erano solo 61, triplicando però il loro numero in un solo anno. Le autorità cinesi stanno poi esplorando applicazioni che riguardano il trasporto ferroviario.

 

L’idrogeno, fino a ora, ha stimolato promesse non mantenute e registrato risultati concreti inferiori alle attese. Ma questa volta, osservando indicatori come costi, investimenti e sviluppo tecnologico, qualcosa sembra essere davvero cambiata. Nella battaglia globale contro il cambiamento climatico che passa dalla decarbonizzazione, l’idrogeno potrebbe presto svolgere un ruolo credibile.