Idrogeno verde: un vettore energetico sostenibile

I colori dell'idrogeno

Grigio, blu, viola e verde sono i colori di cui si parla in ambito idrogeno, anche se allo stato libero, è un elemento completamente incolore. Questa distinzione cromatica, in realtà, indica la classificazione dell’idrogeno in base alla modalità di estrazione dalle molecole e, di conseguenza, in base all’impatto ambientale che questi processi comportano.
Infatti, benché l’idrogeno sia il costituente di al­meno il 75% della materia dell’Universo, sulla Terra raramente è reperibile allo stato libero. Per ottenerlo sono, quindi, necessari dei metodi di estrazione in cui è richiesto l’utilizzo di energia.

Per la produzione di idrogeno, comunemente, si parte dagli idrocar­buri o dall’acqua (che è appunto un composto di ossige­no e idrogeno), usando sistemi di steam reforming o di elettrolisi (con l’apporto di elettricità).

Di seguito sono riportate le quattro principali classi di colore:

• Grigio – classe con alto impatto ambientale per quan­tità di emissioni di CO2 e ad oggi anche il più diffuso (più del 90%). L’idrogeno Grigio è il risultato di di­versi processi quali lo steam reforming del gas naturale o la gassificazione del carbo­ne, processi che usano i combustibili fossili (metano per esem­pio). Si parla anche di idrogeno “nero” quando l’idrogeno è ottenuto grazie all’utilizzo di elettricità generata da una centrale a petrolio o carbone.
• Blu – La produzione di idrogeno blu, pur utilizzando combustibili fossili (gas naturale o carbone) è diffe­rente dal “grigio” perché la CO2 liberata nel processo non viene rilasciata in at­mosfera ma viene , in buona par­te, immagazzinata grazie a processi di Carbon Capture and Sequestration. È possibile anche produrre idrogeno da bioenergie, ad esempio attraverso lo steam reforming del biogas/biometano (invece del gas naturale) o la conversione biochimica della biomassa. In questi casi, le emissioni di gas a effetto serra nel ciclo di vita della produzione sono prossime allo zero.
• Viola - Quando l’idrogeno viene estratto dall’acqua grazie all’energia elettrica prodotta da una centrale termonucleare, con nulla emissione di gas serra, ma le relative criticità che questa fonte energetica porta con sé.
• Verde – Classe con minore impatto ambientale. L’idrogeno è pro­dotto attraverso l’elettrolisi dell’acqua in un elettroliz­zatore alimentato ad ener­gia elettrica in cui le fonti sono rinnovabili, le emis­sioni di gas climalteranti ri­sultano nulle o quasi nulle.

Idrogeno e sostenibilità

Ciclicamente si parla di rivoluzione dell’idrogeno in campo energetico. La possibilità di sfruttare questo elemento per generare calore avendo come risultato della combustione solo vapore acqueo – in luogo della CO2 prodotta dai combustibili fossili – ha da sempre acceso l’interesse di ricercatori, aziende e governi. Sebbene non sia propriamente una fonte energetica ma un “vettore”, come l’elettricità, l’idrogeno è stato oggetto di numerose sperimentazioni che – pur promettenti – non hanno trovato che applicazioni a livello prototipale o su scala troppo limitata. 
Attualmente, con la lotta al climate change come priorità mondiale, ha rivolto l’attenzione di importanti soggetti – istituzionali e industriali – verso l’idrogeno come una efficace soluzione nel percorso di transizione energetica. Il focus, in particolare, è rivolto alla tipologia “verde” o clean, perché completamente sostenibile.
Mai come oggi, infatti, l’idrogeno pulito sta godendo di un interesse che si tramuta in politiche, progetti e investimenti, specialmente nell’Unione Europea. “Un’occasione senza precedenti” l’ha definita I’International Energy Agency (IEA), invitando a sfruttare questo momento per puntare sulla ricerca di soluzioni tecnologiche in grado di ridurre sensibilmente i costi, principale ostacolo a un concreto e largo utilizzo dell’idrogeno. 
Benché oggi il suo effettivo uso sia ancora limitato, l’idrogeno è un vettore energetico piuttosto versatile. Industria, mobilità e riscaldamento: questi i campi di applicazione da qui ai prossimi anni che lo renderanno protagonista di un radicale cambiamento nel mondo dell’energy e non solo. 
L’idrogeno contribuirebbe a risolvere il problema posto dalla crescita esponenziale delle rinnovabili non programmabili (eolico e fotovoltaico), ovvero potrebbe essere impiegato per immagazzinare l’energia prodotta in eccesso garantendo così livelli di fornitura alla rete anche nei periodi in cui la produzione è ferma o intermittente. 
Se oggi le batterie di ultima generazione possono garantire storage di breve durata (come tra giorno e notte), rimane ancora aperta la questione delle disparità fra stagioni, quando a periodi di abbondante generazione ne seguono altri di scarsa o nulla. 
Ed è, dunque, a questo punto che entra in gioco l’idrogeno. L’energia elettrica in eccesso prodotta da eolico o solare viene trasformata in H2 – con tecnologia elettrolitica – in maniera che questo possa essere stoccato in serbatoi e, a quel punto, utilizzato per produrre altra energia elettrica attraverso pile a combustibile o turbine. 
Attualmente oltre 30 Paesi nel mondo hanno predisposto road map per l’idrogeno, con investimenti di risorse economiche superiori a 70 miliardi di dollari.Inoltre, si contano più di 200 progetti sull’idrogeno lungo la catena del valore, con l’85% dei quali concepiti in Europa (55%), Asia e Australia. 
Una volta realizzati, il totale degli investimenti arriverà a oltrepassare i 300 miliardi di dollari di spesa fino al 2030, l’equivalente dell’1,4% del finanziamento energetico globale.

Il green deal dell’unione europea

Nel luglio del 2020, la Commissione Europea ha presentato A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe, la politica sull’idrogeno dell’Unione fino al 2050: un programma di sviluppo che ha lo scopo di rendere l’idrogeno uno dei pilastri sui quali poggiare la decarbonizzazione dell’economia del Continente.

La priorità della Commissione è sviluppare l’idrogeno “verde” proveniente dall’energia generata da vento e sole, ma nel breve e nel medio periodo non sono escluse altre forme di idrogeno a basse emissioni di carbonio per ridurre i gas serra, e allo stesso tempo, contribuire alla costruzione di un mercato solido. 

La Commissione ha previsto tre fasi:
• 2020-2024: supporto all’installazione di 6 gigawatt di elettrolizzatori per l’idrogeno rinnovabile nell’UE e la produzione fino a un milione di tonnellate di idrogeno rinnovabile;
• 2025-2030: entrata dell’idrogeno nel sistema energetico integrato, con almeno 40 gigawatt di elettrolizzatori per l’idrogeno rinnovabile e la produzione fino a dieci milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile nell’UE;
• 2030-2050: maturità delle tecnologie basate sull’idrogeno rinnovabile per un’applicazione su larga scala in tutti i settori difficili da decarbonizzare.
A sostegno di questa politica, la Commissione ha dato il via all’alleanza europea per l’idrogeno pulito, che riunisce i principali stakeholder europei, istituzionali e privati; è previsto un portafoglio di investimenti pensato per incrementare la produzione e supportare la domanda di idrogeno pulito.

La certificazione d’origine dell’idrogeno verde

 
A livello normativo la possibilità di fornire una garanzia al mercato per quanto riguarda la veridicità della sostenibilità nella produzione dell’idrogeno verde è un tema più che mai attuale.
Nel 2016 è stato costituito il Comitato Tecnico Europeo CEN/CLC/JTC 6 “Hydrogen in Energy Systems” . Al suo interno gruppi di lavoro (WG) si occupano di garanzia delle fonti e di garanzia d’origine del H2, congiuntamente con il CEN/CLC/JTC 14 WG5 che si occupa di efficienza energetica.

In Italia nel 2017 si è costituito il gruppo UNI CT 056 (IDROGENO), commissione mista UNI-CEI:

- Mirror nazionale del CEN/CLC/JTC 6 “Hydrogen in Energy Systems”
- Mirror nazionale del ISO/TC197 “Hydrogen Technologies”
- Liason con UNI CT 057 (Economia Circolare) 

Inoltre, la normativa CEN EN 16325 è richiamata dalla DIRETTIVA (UE) 2018/2001 sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili ed in particolare nell’art 19 «Garanzie di origine dell'energia da fonti rinnovabili». 
Ed è in questo quadro normativo si inserisce il Regolamento Idrogeno redatto da Bureau Veritas.
Oggetto del regolamento di certificazione è la definizione e gestione dei servizi relativi al rilascio di certificato di origine per la generazione di idrogeno verde o “green hydrogen”.

Articolo pubblicato su Society of Petroleum Engineers (SPE) Technical Bulletin.