Idrogeno
Grande speranza con ostacoli nella produzione e nello stoccaggio
L’idrogeno potrebbe svolgere un ruolo decisivo nella transizione energetica come fonte di energia alternativa. I composti dell’idrogeno sono tra i composti chimici più stabili presenti in natura e il rilascio di un’enorme quantità di energia durante la loro decomposizione li rende particolarmente preziosi.
Un vantaggio significativo è che l’idrogeno rilascia solo acqua come sottoprodotto durante la combustione, rendendolo una fonte di energia molto pulita. A differenza dell’elettricità, l’idrogeno può immagazzinare e trasportare energia sotto forma di gas o di liquido.
Questa proprietà gli consente di assumere una funzione di stabilizzazione della rete elettrica, bilanciando le fluttuazioni che si verificano in particolare con le fonti di energia rinnovabili come l’energia eolica e solare.
Il potenziale maggiore per l’idrogeno risiede nel settore del trasporto pesante, del trasporto marittimo e dell’aviazione. Un’altra applicazione promettente è quella delle centrali elettriche a idrogeno, che hanno il vantaggio di poter essere incrementate o ridotte con relativa facilità e rapidità, rendendole ideali per adattarsi ai cambiamenti della domanda di energia.
Fabbricazione
L’idrogeno può essere prodotto con diversi metodi, che variano a seconda della fonte energetica e del processo tecnologico. Si tratta di elettrolisi, steam reforming, processi biologici e termolisi.
Elettrolisi: questo metodo utilizza l’elettricità per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno. Se l’elettricità utilizzata è generata da fonti rinnovabili come l’energia eolica, solare o idroelettrica, l’idrogeno ottenuto viene definito “idrogeno verde”.
Steam reforming: attualmente è il metodo più comune per produrre idrogeno. Qui il gas naturale reagisce con il vapore acqueo ad alta pressione e temperatura per produrre idrogeno e anidride carbonica. Nonostante l’elevata efficienza di questo processo, le emissioni di CO2 sono un sottoprodotto problematico che va contro l’obiettivo di ridurre i gas serra.
Processi biologici: Esistono anche ricerche sui processi biologici per la produzione di idrogeno, in cui alcuni microrganismi producono idrogeno attraverso reazioni biologiche. Questi processi sono ancora in fase di sviluppo, ma potrebbero offrire un’alternativa ecologica ai metodi tradizionali.
Termolisi: la scissione dell’acqua per mezzo del calore è un altro metodo, anche se meno comune. A temperature molto elevate, l’acqua può essere scissa direttamente in idrogeno e ossigeno. Tuttavia, questo metodo richiede quantità estremamente elevate di energia ed è quindi attualmente meno economico.
Queste forme di produzione non sono equivalenti perché hanno un’impronta di carbonio molto diversa. Se l’elettricità utilizzata nell’elettrolisi proviene da fonti rinnovabili, si parla di idrogeno “verde” perché particolarmente sostenibile. Se si utilizzano combustibili fossili, come nel caso dello steam reforming o dell’elettrolisi, il risultato è un idrogeno “grigio”.
Stoccaggio e trasporto
Lo stoccaggio dell’idrogeno è tecnicamente impegnativo a causa della sua elevata reattività. Vengono utilizzati diversi metodi.
Stoccaggio sotto pressione: l’idrogeno viene spesso immagazzinato in bombole o serbatoi ad alta pressione. Questo metodo è diffuso e semplice, ma richiede contenitori stabili e sicuri in grado di sopportare la pressione.
Stoccaggio liquido: a temperature estremamente basse (-253°C), l’idrogeno può essere liquefatto e quindi immagazzinato in modo più denso. Tuttavia, questo richiede meccanismi di raffreddamento complessi e ad alta intensità energetica.
Stoccaggio chimico: in questo caso, l’idrogeno viene convertito in altri composti attraverso reazioni chimiche. Tra gli esempi vi sono gli idruri metallici o i vettori organici liquidi di idrogeno (LOHC), che non solo aumentano la densità ma semplificano anche il trasporto.
Stoccaggio sotterraneo: questa tecnologia utilizza formazioni geologiche come le caverne saline per immagazzinare grandi quantità di idrogeno, in modo simile allo stoccaggio del gas naturale, e consente lo stoccaggio per lunghi periodi di tempo.
Lo sviluppo di tecnologie efficienti ed economiche per lo stoccaggio e il trasporto dell’idrogeno sarà fondamentale per il suo ruolo di vettore energetico del futuro.
Vantaggi e svantaggi dell'idrogeno (H2)
Vantaggi:
- Rispetto dell’ambiente: L’idrogeno brucia senza emissioni.
- Versatilità: L’idrogeno può essere utilizzato in diverse applicazioni, come le celle a combustibile, i motori a combustione e l’accumulo di energia rinnovabile.
- Alta densità di energia: L’idrogeno ha il più alto rapporto energetico per massa di tutti i combustibili.
Svantaggi:
- Costi: La produzione di idrogeno è ad alta intensità energetica e costosa.
Infrastrutture: Il trasporto e lo stoccaggio sono costosi e tecnicamente impegnativi.
Sicurezza: L’idrogeno è altamente infiammabile e richiede speciali misure di sicurezza durante la produzione, lo stoccaggio e il trasporto.