Negli ultimi anni, i paesi di tutto il mondo stanno promuovendo lo sviluppo dell'industria dell'energia a idrogeno a una velocità senza precedenti. Secondo un rapporto pubblicato congiuntamente dalla Commissione internazionale per l'energia a idrogeno e da McKinsey, oltre 30 paesi e regioni hanno pubblicato una tabella di marcia per lo sviluppo dell'energia a idrogeno e gli investimenti globali in progetti di energia a idrogeno raggiungeranno i 300 miliardi di dollari entro il 2030.
L'energia dell'idrogeno è l'energia rilasciata dall'idrogeno durante i processi di trasformazione fisica e chimica. L'idrogeno e l'ossigeno possono essere bruciati per generare energia termica e possono anche essere convertiti in elettricità tramite celle a combustibile. L'idrogeno non solo ha un'ampia gamma di fonti, ma presenta anche i vantaggi di un'ottima conducibilità termica, di essere pulito, non tossico e di avere un elevato potere calorifico per unità di massa. Il contenuto energetico dell'idrogeno, a parità di massa, è circa tre volte superiore a quello della benzina. È un'importante materia prima per l'industria petrolchimica e un combustibile per i razzi aerospaziali. Con la crescente necessità di affrontare i cambiamenti climatici e raggiungere la neutralità carbonica, si prevede che l'energia dell'idrogeno rivoluzionerà il sistema energetico umano.
L'energia a idrogeno è apprezzata non solo per le sue emissioni di carbonio pari a zero durante il processo di produzione, ma anche perché può essere utilizzata come vettore energetico per compensare la volatilità e l'intermittenza delle energie rinnovabili e promuovere lo sviluppo su larga scala di queste ultime. Ad esempio, la tecnologia "elettricità-gas" promossa dal governo tedesco prevede la produzione di idrogeno per immagazzinare energia elettrica pulita, come quella eolica e solare, che non può essere utilizzata immediatamente, e il suo trasporto su lunghe distanze per un successivo utilizzo più efficiente. Oltre allo stato gassoso, l'idrogeno può presentarsi anche allo stato liquido o solido come idruro, offrendo diverse modalità di stoccaggio e trasporto. In quanto rara fonte energetica "combinante", l'idrogeno non solo consente una conversione flessibile tra elettricità e idrogeno, ma può anche fungere da "ponte" per l'interconnessione di elettricità, calore, freddo e persino combustibili solidi, gassosi e liquidi, contribuendo così alla creazione di un sistema energetico più pulito ed efficiente.
Le varie forme di energia a idrogeno hanno molteplici scenari di applicazione. Entro la fine del 2020, il numero di veicoli a celle a combustibile a idrogeno a livello globale aumenterà del 38% rispetto all'anno precedente. L'applicazione su larga scala dell'energia a idrogeno si sta gradualmente espandendo dal settore automobilistico ad altri ambiti come i trasporti, l'edilizia e l'industria. Se applicata al trasporto ferroviario e navale, l'energia a idrogeno può ridurre la dipendenza dei trasporti a lunga distanza e ad alto carico dai combustibili tradizionali a base di petrolio e gas. Ad esempio, all'inizio dello scorso anno, Toyota ha sviluppato e consegnato il primo lotto di sistemi a celle a combustibile a idrogeno per navi. Applicata alla generazione distribuita, l'energia a idrogeno può fornire energia elettrica e calore a edifici residenziali e commerciali. L'energia a idrogeno può anche fornire direttamente materie prime efficienti, agenti riducenti e fonti di calore di alta qualità per le industrie petrolchimiche, siderurgiche, metallurgiche e chimiche, riducendo efficacemente le emissioni di carbonio.
Tuttavia, l'energia da idrogeno, in quanto fonte di energia secondaria, non è facile da ottenere. L'idrogeno si trova principalmente nell'acqua e nei combustibili fossili sotto forma di composti sulla Terra. La maggior parte delle tecnologie di produzione di idrogeno esistenti si basa sull'energia fossile e non consente di evitare le emissioni di carbonio. Attualmente, la tecnologia di produzione di idrogeno da energie rinnovabili sta gradualmente maturando e l'idrogeno a zero emissioni di carbonio può essere prodotto dalla generazione di energia da fonti rinnovabili e dall'elettrolisi dell'acqua. Gli scienziati stanno anche esplorando nuove tecnologie di produzione di idrogeno, come la fotolisi solare dell'acqua e la produzione di idrogeno da biomassa. Si prevede che la tecnologia di produzione di idrogeno nucleare sviluppata dall'Istituto di energia nucleare e nuove tecnologie energetiche dell'Università di Tsinghua inizierà la fase dimostrativa tra 10 anni. Inoltre, la filiera dell'industria dell'idrogeno comprende anche lo stoccaggio, il trasporto, il riempimento, l'applicazione e altri passaggi, che si trovano ad affrontare sfide tecniche e vincoli di costo. Prendendo come esempio lo stoccaggio e il trasporto, l'idrogeno ha una bassa densità e tende a fuoriuscire facilmente a temperatura e pressione normali. Il contatto prolungato con l'acciaio provoca "fragilità da idrogeno" e danni a quest'ultimo. Lo stoccaggio e il trasporto sono molto più complessi rispetto a quelli del carbone, del petrolio e del gas naturale.
Attualmente, in molti paesi la ricerca sull'idrogeno, in tutti i suoi aspetti, è in pieno svolgimento, con l'obiettivo di superare le difficoltà tecniche. Con la continua espansione della produzione, dello stoccaggio e delle infrastrutture di trasporto dell'energia a idrogeno, anche il costo dell'energia a idrogeno ha un ampio margine di riduzione. Le ricerche indicano che il costo complessivo della filiera dell'energia a idrogeno dovrebbe dimezzarsi entro il 2030. Prevediamo che la transizione verso una società basata sull'idrogeno accelererà.
Data di pubblicazione: 30 marzo 2021