Idrogeno, transizione energetica e decarbonizzazione

L'idrogeno come elemento fondamentale per la transizione energetica

Juan Manuel Tejera Martinez
Atlas Copco Italia

Atlas Copco è uno dei fornitori leader nella produzione e controllo dell'aria compressa e intende essere uno dei principali fornitori nel settore dell'idrogeno, mercato in cui è presente dagli anni '90 con più di cento compressori installati nel mondo, quindici dei quali in Italia. Per quanto riguarda il ruolo dell'azienda nella filiera, è importante tenere presente che la compressione è fondamentale nello stoccaggio dell'idrogeno e nel suo trasporto nei carri bombolai. Questo gas, infatti, per essere utilizzato in modo efficiente deve essere immagazzinato ad alta pressione, aumentando la densità energetica per volume.

In che misura l'economia dell'idrogeno è una realtà?

Per ottenere un futuro decarbonizzato è necessario disporre di un vettore energetico affidabile e l'idrogeno è un elemento fondamentale per una reale transizione energetica: questo gas, infatti, non genera emissioni CO2 durante la combustione. Parlare di economia dell'idrogeno è probabilmente prematuro, ma certamente nei prossimi due decenni ci sarà una crescita esponenziale, anche sulla spinta del piano strategico di sviluppo definito dall'Europa.
Affinché l'idrogeno abbia un ruolo chiave nella transizione energetica è necessario che sia prodotto da fonti rinnovabili e a costi competitivi. Per questo motivo, il piano europeo è stato sviluppato in tre fasi: nella prima, dal 2020 al 2024, è prevista l'installazione di una capacità produttiva da fonte rinnovabile pari a 6 GW, nella seconda, dal 2025 al 2030, si arriverà a 40 GW, e nella terza, dal 2031 al 2050, si arriverà alla diffusione dell'idrogeno su larga scala. L'idrogeno comunque è già oggi una realtà economicamente importante: è utilizzato in alcuni processi industriali e la ricerca per ottenere idrogeno verde ha avuto un notevole impulso.

Qual è la situazione dell'Italia rispetto al resto del mondo o dei paesi europei in cui opera Atlas Copco?
Il mondo è unito nella lotta per la decarbonizzazione e per contrastare il cambiamento climatico e le energie rinnovabili da sole non possono esserne la soluzione. L'idrogeno fungerà da vettore energetico per il futuro e rappresenta già oggi il punto di svolta definitivo per rendere possibile la sostenibilità: per questo motivo, è parte integrante della roadmap delI'Italia, come degli altri paesi dell'UE, verso la carbon neutrality, e i finanziamenti del PNRR ne sono una conferma. Sono infatti stati stanziati 3,2 miliardi di euro, per un giro d'affari che entro il 2050 potrebbe impattare per circa 40 miliardi di euro sul Pil e creare ben 500mila nuovi posti di lavoro (fonte studio realizzato da The European House - Ambrosetti in collaborazione con Snam).
Atlas Copco Italia investe in questo settore ed intende partecipare in prima persona alla sua evoluzione: per questo motivo è recentemente entrata in H2IT, Associazione Italiana per l'Idrogeno e Celle a Combustibile, che si propone di creare le condizioni politiche e normative per lo sviluppo di un mercato delle applicazioni dell'idrogeno in Italia.

Quali sono le principali aree applicative nelle quali
l'idrogeno avrà un ruolo?
Il settore di applicazione più immediato dell'idrogeno è quello del trasporto: esistono già delle stazioni di rifornimento per automezzi a idrogeno, ed è pubblico il progetto di Trenord che prevede l'acquisto di 6 treni alimentati a idrogeno entro il 2023 per la linea non elettrificata Brescia-Iseo-Edolo.
Per quanto riguarda il trasporto su gomma, l'area più interessante è quella degli autobus e dei mezzi pesanti, per i quali la pressione standard è oggi a 350 bar/35 Mpa. Per le autovetture si sta andando invece verso pressioni più elevate 700 bar/70 Mpa, per garantire la ricarica veloce e aumentare l'autonomia, quindi i chilometri percorribili tra un pieno e l'altro.
In ambito industriale, l'idrogeno è già utilizzato nei settori siderurgico e petrolchimico, sia come vettore energetico che come reagente. La possibilità di produrre idrogeno verde a costi competitivi svilupperà il suo utilizzonelle aziende energivore, in particolare quelle con esigenze di calore ad alta temperatura nel processo produttivo come ad esempio acciaierie, cementifici e cartiere. Per soddisfare le esigenze di queste aziende si svilupperanno dei punti di produzione di idrogeno verde nei pressi dei principali poli industriali ed anche In questo caso, comunque, è necessario un processo di compressione. Infatti, gli elettrolizzatori oggi in commercio producono idrogeno a una pressione variabile fra i 3 e i 30 bar, e la
pressione di riferimento per lo stoccaggio è di 250 bar. Un elemento da tenere presente a questo proposito è che la compressione è un processo energivoro ed è quindi necessario trovare il miglior punto di equilibrio fra spesa energetica per la compressione e lo spazio per il contenimento dell'idrogeno compresso.
Un altro settore interessante è il "Power to Gas", termine col quale si fa riferimento ai casi in cui l'idrogeno è utilizzato per immagazzinare l'energia in esubero prodotta dagli impianti di produzione non programmabili, fotovoltaici e/o eolici. Nei momenti di scarsa produzione dell'impianto sarà la fuel cell (pila a combustibile), alimentata dall'idrogeno prodotto da un elettrolizzatore e stoccato a 250 bar, a produrre l'elettricità da immettere in rete in un secondo momento, quando necessario.

L'idrogeno come elemento fondamentale per la transizione energetica

Conclusioni

Da un punto di vista tecnologico, l'offerta di Atlas Copco prevede compressori a pistoni Oil-free con configurazione orizzontale, bilanciata e contrapposta per portate fino a 11.000 Nm3/h e pressioni fino a 80 bar, adatte all'alimentazione nel settore industriale e nell'Oil&Gas, e compressori a trasmissione idraulica con range di pressione 250 bar, 450 bar, 700 bar e 1.000 bar, particolarmente adatti alle applicazioni della mobilità e dello stoccaggio. Fra le caratteristiche principali di questi ultimi ricordiamo la semplicità di installazione, grazie alla trasmissione idrostatica a bassa frequenza che non richiede fondazioni o fissaggi di alcun tipo, e la flessibilità di utilizzo, ossia la possibilità di interrompere l'erogazione del gas istantaneamente per riprenderla in qualsiasi momento senza necessità di sfiatare il compressore. A queste si aggiungono la possibilità di monitoraggio da remoto e la lunga vita utile di tutti i componenti. In conclusione, grazie all'esperienza consolidata nella compressione dei gas, ad una gamma di prodotti completa ed a una struttura di supporto competente sia a livello globale che a livello locale, l'azienda è pronta a supportare l'economia dell'idrogeno sia oggi che in futuro.