Il ruolo dell'idrogeno nell'economia decarbonizzata
9 gennaio 2020 alle ore 11:25•di MoVimento 5 Stelle
Dopo alcuni anni passati quasi in silenzio, dalla fine del 2018 è tornato ad assumere sempre maggiore importanza il dibattito su quale ruolo e contributo l’idrogeno potrà offrire in un’economia decarbonizzata. Va detto subito che l’affermazione di questo vettore energetico ruota intorno alla possibilità di produrlo in grandi quantità da fonti rinnovabili e di stoccarlo a prezzi accessibili e contenuti.
L’idrogeno è, infatti, l’elemento più comune dell’universo ma sul nostro pianeta tende ad associarsi ad altri elementi formando molecole: nell’acqua con l’ossigeno, nell’ammoniaca con l’azoto e negli idrocarburi col carbonio. Si rende perciò necessario produrre l’idrogeno attraverso processi chimici e fisici di separazione delle molecole.
Tra le tecniche di produzione dell’idrogeno vale la pena citare lo steam reforming e l’elettrolisi.
Lo steam reforming consiste in un processo ad elevata temperatura attraverso il quale da una reazione chimica tra vapore acqueo e idrocarburi, principalmente gas metano, si ottengono biossido o monossido di carbonio ed idrogeno. Ad oggi circa il 95-96% dell’idrogeno viene prodotto da idrocarburi ed è utilizzato nei processi petrolchimici.
L’elettrolisi consiste, invece, nella rottura delle molecole di acqua in ossigeno e idrogeno attraverso il passaggio di corrente elettrica all’interno di una cella elettrolitica. Se l’energia elettrica per alimentare il processo è di origine rinnovabile, l’idrogeno ottenuto prende il nome di “idrogeno verde” e ci permette di ottenere un vettore energetico pulito sia nella produzione che nel successivo utilizzo.
Le caratteristiche dell’idrogeno ne permettono il trasporto anche per lunghe distanze, in infrastrutture dedicate o nei gasdotti esistenti, opportunamente miscelato con il gas metano, realizzando il cosiddetto “power-to-gas”. Vi è, inoltre, la possibilità di realizzare sistemi di stoccaggio e accumulo di energia anche stagionale, grazie all’impiego della sovrapproduzione di energia prodotta da impianti ad energia rinnovabile non programmabile per l’alimentazione degli elettrolizzatori.
L'idrogeno ha una elevata densità di energia per unità di massa, ma presenta tuttavia una scarsa densità energetica volumetrica rispetto agli idrocarburi richiedendo perciò serbatoi di maggiori dimensioni per lo stoccaggio. Per questo motivo l’accumulo dell’idrogeno avviene in bombole o serbatoi ad alta pressione (fino a 1.000 bar) o liquefatto in sistemi criogenici. Altre tecniche di stoccaggio sono ottenute mediante reazioni chimiche con leghe metalliche che assorbono l’idrogeno formando idruri metallici solidi oppure combinato con l’azoto sotto forma di ammoniaca.
Paesi con elevate percentuali di energia da fonti rinnovabili stanno già investendo in sistemi di accumulo a idrogeno prodotto mediante elettrolizzatori, dimensionati su decine di MW collocati strategicamente in prossimità di impianti eolici o fotovoltaici. Tra i progetti più interessanti, nel 2017 è stato ideato dagli operatori di rete Olandesi, Danesi e Tedeschi il North Sea Wind Power Hub che prevede di creare delle isole artificiali denominate "Power Link" all’intersezione delle acque territoriali dei tre paesi nel Mare del Nord con l’intento di realizzare parchi eolici di diversi GW.
L’energia prodotta verrà trasmessa ai paesi affacciati sul Mare del Nord con appositi collegamenti elettrici e impiegata per produrre idrogeno da elettrolisi direttamente sulle isole al fine di stoccarlo e utilizzarlo nei momenti di maggiore necessità.
L’idrogeno rappresenta uno dei vettori energetici con maggiore versatilità e flessibilità, il suo utilizzo potrà avere un ruolo importante anche nella decarbonizzazione dell’industria “energivora” che necessita di grandi quantità di calore industriale per i processi produttivi (come nei settori dell’acciaio e del vetro) e nel settore della mobilità attraverso l’utilizzo di fuel cells o turbine a idrogeno.
A Bolzano è stato realizzato un centro di produzione per l'idrogeno sfruttando energia elettrica da fonte fotovoltaica e idroelettrica. L’impianto comprende, oltre alla produzione, una stazione di rifornimento, un’area dimostrativa e un settore per le attività di ricerca. L’idrogeno è, inoltre, utilizzato per sperimentare auto e autobus a celle a combustibile per il trasporto pubblico locale.
Il dipartimento mobilità della Provincia di Bolzano ha ottenuto il cofinanziamento europeo del 30% tramite il progetto (Joint Initiative for Hydrogen Vehicles across Europe) per l'acquisto dei nuovi mezzi ad emissioni zero. Nel 2019 è stato testato a Bolzano il primo di 12 bus ad idrogeno ed entro la fine del 2020 è prevista la consegna di ulteriori 18 bus.
Commenti (31)
Leandro
9 gennaio 2020 alle ore 12:26L'idrogeno attualmente ha molte criticità! Bisogna spingere molto forte invece sui motori elettrici al 100% altro che idrogeno!
Alessandro Albanese
9 gennaio 2020 alle ore 21:50I motori a idrogeno a celle combustibili sono 100% elettrici e producono acqua allo scarico.
Antonio
9 gennaio 2020 alle ore 12:56In Italia abbiamo circa 8000 km di coste, dovremmo sfruttarli, mettendo parchi eolici assieme ad impianti per lo sfruttamento delle maree . Posti lontano dalle coste ,ma sempre all'interno delle acque nazionali potremmo metterne tanti da renderci indipendenti dal petrolio.
Altre nazioni da parecchio tempo stanno investendo nella produzione di questa energia pulita in Italia purtroppo no. Zero impianti di questo tipo.
Mi piacerebbe come elettore e cittadino italiano che il movimento 5stelle si impegnasse per la realizzazione di questi impianti , lontano dalle coste producono energia pulita a basso costo, senza urtare la sensibilità di chi dice ce sono brutti da vedere.
Cordiali saluti
Antonio Mantegazza
Oreste ★★★★★ °.°
9 gennaio 2020 alle ore 13:25esiste lo staff.... grazie
Pierluigi Piccoli
9 gennaio 2020 alle ore 13:32Il carbone, il petrolio ed il gas metano sono fonti di energia la cui quantità disponibile è finita ed andrà progressivamente esaurendosi, ma non sappiamo quando.
Un Movimento come il nostro che punta ad allargare sempre di più il ricorso ad energie rinnovabili, dovrebbe proporre all'Europa massicci investimenti nella ricerca di maggiore efficienza nel trasporto dell'energia elettrica sia attraverso nuovi cavi che disperdano meno dei tradizionali cavi in rame, si attraverso lo stoccaggio dell'idrogeno da cui ricavare energia elettrica.
zato nero
10 gennaio 2020 alle ore 12:32anche se non si esaurisse mai
bruciare idrocarburi è un modo stupido di usare l'energia
sprecarne il 60% per spostare un auto termica di moderna di "buona" efficenza
è una follia
se non altro nelle grandi città dove si respira sempre peggio
c'è un ministro saudita che ha detto
l'età della pietra non è finita per mancanza di pietre
quella del petrolio non finirà per mancanza di petrolio
oggi c'è di meglio del petrolio
c'è l'isolamento termico
c'è il solare termico
c'è l'idroelettrico grande e piccolo
c'è il fotovoltaico massivo su strade autostrade consolari parcheggi di industrie e centri commerciali
c'è l'eolico
c'è l'accumulo per auto e casa e maggari presto coincideranno (smart grid)
e magari anche un pochino di metano ,biogas,gpl arricchiti con idrogeno , fatte con la sovrapproduzione delle rinnovabili
zato nero
9 gennaio 2020 alle ore 13:41l'idrogeno visto come accumulo di energia che andrebbe sprecata perchè non consumata ha un senso
l'idrogeno per la mobilità è SECONDO ME una stupidaggine colossale
la pericolosità del gas , inodore e privo di fiamma visibile quando brucia lo rende troppo pericoloso da usare ,trasportare e stoccare lungo le strade
il paese che ha più auto e colonnine a idrogeno è la California
ma il costo energetico è elevato
caricare un auto a idrogeno costa 4 volte quello che costa caricare un'auto a batteria per gli stessi km percorsi
recentemente è partita una campagna pro idrogeno
per contrastare la diffusione delle auto a batterie , che con Tesla hanno raggiunto la maturità
ecco parte significante della STUPIDA campagna globale pro idrogeno sulla mobilità
https://www.youtube.com/watch?v=DbojSLdgs50
ecco le risposte SENSATE alla medesima campagna
https://www.youtube.com/watch?v=g393T9qNhYI
per me
il presente e il futuro della mobilità è a batterie
caricate dal fotovoltacio piazzato sulle strade stesse
come in Corea, Autostrade e tangenziali con piste ciclabili coperte da fotovoltaico
https://www.youtube.com/watch?v=LuYsYLqjUtU&feature=emb_logo
altra storia è usare l'idrogeno , da surplus di rinnovabili per arricchire il metano o il biometano
per coogeneratori o le poche centrali a gas necessarie in un paese con rinnovabili usate in maniera massiccia
my 2 cent di progresso a breve medio periodo e a buon mercato
Giulio Bornacin
9 gennaio 2020 alle ore 14:48Credo molto nella mobilità ad idrogeno. L'idrogeno, come scritto, si può ricavare facilmente sia da idrocarburi che, tramite elettrolisi, da fonti rinnovabili. L'accumulo con idrogeno dell'energia rinnovabile ha parecchi vantaggi tra cui la possibilità di stoccaggio per tempi praticamente infiniti ed il suo trasporto in forma semplice. Ci sono altri modi di accumulo senza grosse perdite energetiche nel tempo come il pompaggio di acqua o l'aria compressa. Ma questi sistemi richiedono poi la riconversione dell'energia accumulata nello stesso luogo di accumulo con rese termodinamiche finali non sempre vantaggiose. L'accumulo con batterie ha i problemi delle batterie in genere : Autoscarica, cicli limitati di ricarica, problemi legati alle temperature (le batterie temono sia il freddo che il caldo) e gravi problemi di approvvigionamento del litio, e cosa ancora troppo poco discussa gravi problemi di inquinamento. Per la mobilità i limiti del solo elettrico sono gravi e sottovalutati : tempo di ricarica di parecchie ore (più si accorciano i tempi aumentando i voltaggi più si degradano le batterie riducendo di molto i cicli possibili di ricarica passando dai circa 1000 a circa 500).D'inverno ed al nord con temperature al di sotto dello 0 le capacità delle batterie diminuiscono sensibilmente fino a diventare praticamente inutilizzabili per temperature di 40°) c'è il problema del surriscaldamento e delle possibili esplosioni (anche qui poi bisogna raffreddare il veicolo). Il pieno d'idrogeno invece si fa in pochi minuti e non ci sono altri problemi. Hynday, Toyota ed Honda puntano, anche per il trasporto pesante su questa tecnologia non perchè non hanno competenze sull'elettrico ma perchè non ci credono.
Giulio Bornacin
9 gennaio 2020 alle ore 14:55ERRATA CORRIGE
D'inverno ed al nord con temperature al di sotto dello 0 le capacità delle batterie diminuiscono sensibilmente fino a diventare praticamente inutilizzabili per temperature di 40° c'è il problema del surriscaldamento e delle possibili esplosioni (....................
Giulio Bornacin
9 gennaio 2020 alle ore 14:58Ci devono essere problemi al sito in quanto i testi salvati hanno tagli ed errori. Eventualmente riposterò il commento .
Giulio Bornacin
zato nero
9 gennaio 2020 alle ore 15:43Io NO ,
vedi il mio commento sotto
l'idrogeno nella mobilità è una iattura !
lega mani e piedi l'utente alla produzione centralizzata dell'energia
con le auto a batteria è possibili caricare la macchina in casa con il fotovoltaico
per fortuna i costi dell'idrogeno sono troppo a favore delle batterie + rinnovabili
altrimenti si rischia di ritrovarsi di nuovo legati alle industrie petrolifere per qualche altro secolo
FREE ENERGY per tutti
gian giul
9 gennaio 2020 alle ore 15:45Parlare dell'idrogeno come fonte di energia sostenibile è logico solo se ne proiettiamo la realizzazione ad un futuro abbastanza lontano.
Mi sembra quindi un argomento da lasciare ancora in mano agli scienziati senza, oggi, creare molte illusioni.
zato nero
9 gennaio 2020 alle ore 15:57c'è un impiego sensato per l'idrogeno,
non è certo quello della mobilità
questo è un impiego sensato
https://www.lastampa.it/tuttogreen/2019/04/18/news/snam-inietta-idrogeno-nella-rete-del-metano-1.33696322
"Ma perché miscelarli? Intanto perché abbassa le emissioni di CO2 rispetto alla combustione del metano, combustione che oltretutto migliora"
buon coogeneratore a idrometano per tutti
gian giul
9 gennaio 2020 alle ore 16:12Primi passettini di buon augurio. Ma la scelta dell'idrogeno deve essere economicamente sostenibile.
Ed anche qui si rimanda a tra 30 anni.
Potere ai Cittadini
9 gennaio 2020 alle ore 19:34sito web: https://www.electriq.com/
THE NEED
The race is on for the cost-effective, emission-free alternative to fossil fuels. Lithium-Ion batteries are practical but fall short on long range and heavy-duty applications. Compressed hydrogen is hazardous, expensive to store and transport and entails high operating and setup capital costs. The market continues to actively seek circular energy solutions that can economically substitute fossil fuels.
Electriq~Global offers the optimal solution and offers an on-board power and energy storage through a safe and cost-effective hydrogen-rich carrier operated in ambient conditions.
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THE BENEFITS
Safe and easy to use
Stored at ambient pressure and temperature
Environmentally friendly
Zero-emission
Fully recyclable
Electriq~Fuel ‘recharged’ with H2 and reused
icons-06
Leveraging the existing infrastructure
Transported and stored by conventional means
High energy density – Heavy Duty Applications
Energy density competitive with petroleum performance
Serafino
9 gennaio 2020 alle ore 19:52Secondo me la soluzione più all'avanguardia, più economica, più sicura, più duratura, meno impattante per l'ambiente e con un esiguo bisogno di manutenzione è trasformare l'energia termica solare in energia meccanica tramite un motore Stirling ed accumularla in batterie a volano(Flywheels Energy Storage).
Il sole ce l'abbiamo da sempre, il motore Stirling è pronto dagli inizi dell' era industriale, la batteria a volano sarà disponibile a breve ed eccoci entrati nell'era ambientale.
federico_2
10 gennaio 2020 alle ore 06:25Veramente stai entrando nell'era delle fesserie ... lascia questi discorsi agli ingegneri.
Serafino
10 gennaio 2020 alle ore 12:20Invece è geniale!!!!
BERI BERI
9 gennaio 2020 alle ore 21:11E gli AEREI con che cosa li faremo volare ????
federico_2
10 gennaio 2020 alle ore 06:24Gasolio ... i motori a reazione funzionano con carburanti liquidi.
BERI BERI
10 gennaio 2020 alle ore 11:19Che gli aerei funzionano con carburanti liquidi questo gia' lo so, ma io vorrei sapere quando i carburanti derivati dal petrolio saranno DEFINITIVAMENTE messi al bando con cosa voleranno gli aerei ?
Alessandro Albanese
10 gennaio 2020 alle ore 20:22I motori a reazione possono funzionare con qualsiasi combustibile (non per forza liquido), quindi anche l'idrogeno andrebbe bene.
Nulla eccetto il peso degli accumulatori impedirebbe comunque la propulsione elettrica, si tratta solo di sviluppo tecnologico.
Mauro
9 gennaio 2020 alle ore 21:40Tutto bello, solo che l'idrogeno è pericoloso, difficile ad esempio da utilizzare nell'automotive a meno che non si riesca a "bruciarlo" nello stesso momento in cui lo si ottiene, anche nell'uso in impianti fissi rimane la alta la pericolosità di esplosione, in tal senso la bomba all'idrogeno ci dice qualcosa, vero?
La soluzione energetica risolutiva è quella proposta da Pelizza attraverso la macchina progettata da Majorana che prevede tra l'altro la possibilità di fermare lo spin di annichilimento della materia, quindi senza cancellarla, si parla di atomi di materia, ricavandone circa 800 gradi di calore.
Il governo italiano può, se lo vuole, far sperimentare ulteriormente la macchina che ha già dimostrato le sue capacità, dotando l'Italia, prima nazione al mondo, di un sistema del tutto e assolutamente green, risparmiando svariate decine di mld di €. l'anno in bolletta energetica in idrocarburi vari, per non parlare dell'abbattimento verticale di emissioni di CO2 ecc.
Che si aspetta?
federico_2
10 gennaio 2020 alle ore 06:23Azz .. all'ignoranza non esiste veramente un limite ... e neanche allla presunzione.
Ma non ti vergogni a venire a scivere cose del genere su argomenti dei quali non capisci NIENTE ?
Ti pare che uno che fa il pieno di idrogeno viaggi con una bomba termo-nucleare nel bagagliaio ?
MICHELEC1960
10 gennaio 2020 alle ore 10:03Non so se l'idrogeno sarà l'alternativa green al petrolio ma quello che può fare l'Italia è finanziare la ricerca.
Non mi sembra ci sia qualcuno in vantaggio. La Germania spinge forte sulle auto elettriche ma forse perchè ha prolemi con i software taroccati. Sicuramente grossi mezzi di trasporto (navi, aerei, bus, camion, ecc) non potranno usare l'elettrico con poca autonomia e lunghi tempi di ricarica. Allora noi possiamo scatenare i nostri ricercatori e lavorare in un settore che cambierà il mondo. E noi abbiamo giovani dotati, preparati, e con molta fantasia.
zato nero
10 gennaio 2020 alle ore 10:18Io gli investimenti di ricerca lia farei soprattutto sulle batterie
e il riciclo delle batterie
tra l'altro dei ricercatori italiani hanno già i brevetti per il riciclo efficente delle batterie al litio
se dovessi investire in ricerca energetica 100
investirei massimo il 10%nell'idrogeno , NON per l'automotive ,ma come integratore di gas combustibili come metano gpl e biogas , per coogeneratori e centrali termiche
il 50% lo investirei per la ricerca sulle batterie , ini di litio ioni di sodio in salsa grafene e rrelativo riciclo
IL restante 40% ricerca applicata in campi fotovoltaici lungo tutte le autostrade e tangenziali italiane
con colonnine di ricarica a ogni distributore
nelle tangenziali cittadine abbinerei le piste ciclabili
come hanno fatto in Corea 5 anni fa
https://www.youtube.com/watch?v=LuYsYLqjUtU&feature=emb_logo
il 40%
Giulio Bornacin
10 gennaio 2020 alle ore 16:10Questi temi sono strategici e la discussione, anche con punti di vista diversi è fondamentale. Per la mobilità del futuro sarei molto prudente in quanto sia l'elettrico che l'idrogeno sono tecnologie non ancora mature. Ma il punto di partenza dovrebbe essere a monte come produciamo energia elettrica. I dati anche di enti ufficiali sono spesso discordanti ma per il 2017 in Italia possiamo prendere questi : 62,8 termoelettrico, 25,9 rinnovabili, 11,3 importazione dall'estero. In Europa la media di energia da rinnovabili è il 13,9 (di questo inoltre circa il 40% deriva da combustione di legna). Da questi dati manca il fabbisogno energetico per i trasporti e la mobilità che a grandi linee, se trasformato in elettricità aumenterebbe di circa 2,5 volte. Da questi dati emerge che se anche le rinnovabili arrivassero al 50/60% in Italia ed al 40% in Europa tutta l'energia per la mobilità dovrebbe venir coperta o dal termoelettrico o dal nucleare. Ritengo ciò prevalentemente un aiuto alle case automobilistiche che potranno sostituire milioni di veicoli senza vantaggi per l'ambiente. Il ciclo costruzione rottamazione ha un aggravio netto sia di CO2 che di inquinanti rispetto ai veicoli in uso. Le auto attuali euro 6 inquinano poco. Il fumo di 3 sigarette libera più pm10 di 50 ore di un disel euro 6. Per quanto riguarda gli NOx 15 minuti di un forno a gas per cucinare la pasta emette > 1000 microg di NOx contro i 40 microg di un disel euro 6. Ciò a mio parere richiede prudenza poichè scomettiamo sulla pelle dei cittadini. Tra auto elettriche ed ad idrogeno credo che i limiti delle auto elettriche siano troppo gravi. In particolare tempi di ricarica, cicli utili delle batterie, limitazioni gravi legate alle temperature (a -20° praticamente inutilizzabili a 40/50° rischio di esplosione), costi delle batterie e relativo mercato dell'usato. L'idrogeno eviterebbe questi problemi (ne ha altri che vedremo). Forse sarebbe meglio incentivare le auto a CH4.
gian giul
10 gennaio 2020 alle ore 20:49Insomma, giochiamo a fare gli scienziati in un settore dove anche loro brancolano (per ora) pressoché nel buio.
Anche i bambini possono capire che il problema dell'energia è un problema vitale per il futuro; quindi lo hanno da tempo capito tutti i "tecnici", i politici (capaci) ed i detentori di capitali. I quali stanno tutti affannandosi per trovare una soluzione.
Perciò stiamo sereni che c'è al mondo chi ci sta pensando più di noi. Appena si aprisse uno spiraglio concreto tutti ci si butterebbero. Purtroppo il punto ad oggi è che ci vorrà ancora molto, molto tempo (decine d'anni).
Ad ogni modo, chi vuole giochi pure a fare l'Archimede Pitagorico: è un gioco innocuo
enzo bargellini
11 gennaio 2020 alle ore 10:53Buongiorno a Tutti,l'idrogeno quale vettore energetico presenta molte criticità sia tecniche sia economiche.
Al momento,secondo mio modestissimo parere,bisognerebbe rapidamente convertire da diesel a metano quanti più mezzi possibile (in alcune città gran parte del trasporto persone lo è già).
I mezzi "pesanti" volendo dispongono ora di sistemi addirittura a metano liquido con autonomia di oltre mille chilometri mentre per il trasporto “leggero” occorre privilegiare l’ibrido metano-elettrico con sistemi frenanti elettromagnetici,il tutto a grande giovamento della qualità dell'aria nelle città.
Produzione diffusa infine di energia elettrica per via fotovoltaica con scambio sul posto e inserimento in rete delle eccedenze.
Saluti e cordialità dalla Romagna.
P.S.:a proposito di idrogeno suggerisco (a chi non la conoscesse già) l'ascolto della canzone "un chimico"di Fabrizio De Andrè facilmente reperibile in rete.
Tokyoto
11 gennaio 2020 alle ore 21:41La Toyota mirai è industrialmente prodotta e venduta (non in Italia). Ed é ad idrogeno. Siamo indietro con la legislazione, la tecnologia.
satu
12 gennaio 2020 alle ore 19:38Dare impulso alla ricerca per l'utilizzo dell'idrogeno con adeguati finanziamenti pubblici. E' una strada da seguire molto promettente.
