L’idrogeno verde è stato posto al centro di molte iniziative net zero per una buona ragione.
È comunemente noto come il “coltellino svizzero” della decarbonizzazione a lungo termine grazie alla sua versatilità. A differenza di altre fonti di energia rinnovabile – come l’eolico e il solare – l’idrogeno verde non dipende da fattori esterni intermittenti come le condizioni atmosferiche. Offre inoltre il potenziale per fornire soluzioni chiavi in mano per i settori con emissioni più difficili da abbattere, che saranno fondamentali se si vogliono raggiungere gli obiettivi allineati a Parigi.
Sulla scia della sua funzionalità trasversale, l’Hydrogen Council prevede che la domanda annuale potrebbe aumentare di sette volte entro il 2050. Quindi, cos’è l’idrogeno verde e come può essere utilizzato per risolvere i dilemmi della decarbonizzazione del pianeta?1
Carburante a zero emissioni
In quanto elemento più leggero e più abbondante dell’universo, l’idrogeno non è una novità. Tuttavia, il fatto che questo gas leggero e incolore non produca anidride carbonica quando viene bruciato lo ha messo in prima linea nella ricerca di un sostituto pulito per i combustibili fossili.
L’idrogeno è attualmente prodotto in un arcobaleno di forme, tra cui:
- Idrogeno marrone, che viene prodotto utilizzando il carbone
- Idrogeno blu, dove le emissioni di carbonio vengono catturate e immagazzinate
- Idrogeno verde, che viene prodotto utilizzando fonti di energia rinnovabili per elettrolizzare l’acqua e separare l’idrogeno dall’ossigeno.
Nel 2022, l’idrogeno verde privo di emissioni ha rappresentato meno dell’1% della produzione di idrogeno degli Stati Uniti ed è stato criticato per essere costoso rispetto ai combustibili fossili e all’idrogeno marrone. Tuttavia, il crollo dei costi delle energie rinnovabili dovrebbe contribuire a rendere l’idrogeno pulito una soluzione commercialmente più praticabile nel prossimo decennio.2
L’industria beneficerà anche di significativi finanziamenti governativi e privati per espandere la produzione: l’Hydrogen Council prevede che 300 miliardi di dollari saranno investiti a livello globale nel prossimo decennio. Ed è anche un pilastro fondamentale dell’Inflation Reduction Act del 2022 negli Stati Uniti, dove è stato creato un nuovo credito d’imposta per l’idrogeno pulito.
Risanamento dell’industria pesante
Come alternativa più pulita ai combustibili fossili, l’idrogeno verde è diventato il principale candidato per ripulire i settori con emissioni più difficili da abbattere.
Settori come quelli dell’acciaio e del cemento richiedono calore estremo durante i loro processi produttivi e sono quindi responsabili di grandi quantità di emissioni di carbonio – attualmente, queste industrie rappresentano ciascuna circa l’8% delle emissioni globali.
Come combustibile pulito, l’idrogeno verde ha il potenziale per sostituire i combustibili fossili al fine di decarbonizzare questi processi industriali ed è quindi visto come una componente critica per il futuro di queste industrie. Andy Marsh, Presidente e CEO di Plug Power, un fornitore globale di idrogeno verde end-to-end, prevede che “l’idrogeno verde prenderà il posto di tutto ciò che richiede una combustione ad alta temperatura e utilizza gas naturale e petrolio oggi”.
Diverse aziende stanno già sperimentando iniziative di “acciaio verde”, ma il prezzo più elevato dell’idrogeno pulito e l’elettrificazione del processo di produzione significano, ancora una volta, che questi prodotti più ecologici possono essere ottenuti solo a un costo maggiore, che si stima essere superiore del 20-30% per tonnellata.
Altri potenziali utilizzatori industriali includono le aziende chimiche. L’idrogeno è spesso un sottoprodotto dei processi di produzione esistenti e potrebbe essere catturato e utilizzato per alimentare impianti chimici.
Rafforzare la rete energetica
Anche se il futuro della generazione di energia passa senza dubbio attraverso fonti rinnovabili, in particolare eolico e solare, la natura intermittente di queste fonti di energia implica che non sono sempre in grado di far fronte alla domanda 24 ore su 24, 7 giorni su 7, soprattutto durante le ore di punta. Inoltre, le batterie non hanno ancora la capacità di fornire il backup necessario.
L’idrogeno, d’altra parte, può essere utilizzato per immagazzinare elettricità pulita durante i periodi di generazione in eccesso che può essere successivamente utilizzata durante i periodi di picco della domanda. Come forma di energia immagazzinata, l’idrogeno può fornire flessibilità e stabilità alle reti elettriche, rafforzandone l’affidabilità e la resilienza.
Piuttosto che un’attività centralizzata, Andy Marsh vede lo stoccaggio dell’idrogeno operare a livello locale, attraverso microreti. Tuttavia, crede anche che per facilitare questo e altri usi, grandi quantità di idrogeno dovranno essere trasportate attraverso i gasdotti, e prevede che “tra dieci anni i gasdotti che trasporteranno idrogeno saranno esattamente come quelli che oggi trasportano il gas naturale”.
In effetti, questi gasdotti stanno rapidamente diventando una realtà. In Austria, Germania e Italia un consorzio di compagnie del gas sta già progettando un gasdotto di 3.300 km che trasporterà idrogeno verde dalle aree ricche di sole del Nord Africa e dell’Italia meridionale alle regioni più a nord.
Aerei, treni e automobili
La dipendenza dei trasporti dai combustibili fossili comporta uno sbalorditivo contributo del settore con il 20% delle emissioni di carbonio a livello globale. Le celle a combustibile a idrogeno vengono già utilizzate per alimentare veicoli a lungo raggio a emissioni zero e ad alto carico utile in cui le batterie non sono un’opzione semplice a causa del peso significativo necessario per fornire l’energia richiesta.
D’altra parte, l’industria automobilistica sostiene con vigore i veicoli elettrici. La diffusione dei veicoli elettrici sta crescendo a un ritmo impressionante – 10 milioni di auto elettriche sono state vendute in tutto il mondo nel 2022 e le vendite dovrebbero crescere di un altro 35% quest’anno – ma il settore è anche ostacolato dall’ansia per l’autonomia, dalle preoccupazioni per l’alto costo dei veicoli e dal ritardo nell’implementazione dei punti di ricarica.3
Secondo Andy Marsh, il futuro del trasporto domestico a emissioni zero risiede nei veicoli ibridi elettrici/a celle a combustibile a idrogeno: “con i veicoli ibridi è possibile avere stazioni di rifornimento di idrogeno in cui le persone possono fare rifornimento, proprio come fanno con la benzina oggi, e sfruttare davvero le caratteristiche delle batterie e delle celle a combustibile. La combinazione delle due tecnologie può risolvere molti problemi”.
Una soluzione di questo tipo sarà anche più conveniente per i conducenti: piuttosto che aspettare almeno 15 minuti in una stazione di ricarica elettrica ad alta velocità, il rifornimento di idrogeno richiederà pochi minuti.
Sul fronte più sperimentale, il primo treno a idrogeno al mondo ha viaggiato attraverso la Germania nel 2018 e dovrebbe essere lanciato in Francia quest’anno. Anche il volo senza emissioni di carbonio è decollato, con piccoli voli a corto raggio che hanno avuto successo. L’idrogeno è visto come un’opzione dirompente per l’industria aerea, uno dei settori difficili da decarbonizzare, dove molti player affermati supportano le innovazioni sui carburanti per l’aviazione bio-based e sostenibili, anche se le domande sulla fattibilità commerciale di entrambi rimangono senza risposta.
Il trasporto marittimo è un’altra area del settore dei trasporti in cui la prospettiva di utilizzare l’idrogeno ha generato dibattiti. Ancora una volta, i progetti pilota hanno dimostrato che l’idrogeno può essere utilizzato con successo su piccola scala, ma rimangono preoccupazioni su come l’idrogeno liquido possa essere immagazzinato a temperature inferiori a -253°C senza utilizzare troppo del prezioso spazio di carico.
L’economia dell’idrogeno del futuro
Dato l’allineamento con gli impegni governativi di emissioni nette zero e le ormai indispensabili soluzioni di energia pulita, non c’è dubbio che l’idrogeno verde svolgerà un ruolo importante in un futuro economico più sostenibile. Secondo McKinsey, l’economia dell’idrogeno potrebbe concorrere a generare ricavi globali per oltre 2,5 mila miliardi di dollari all’anno entro il 2050, con oltre 30 milioni di posti di lavoro e contribuirebbe a evitare 6 Gt di emissioni di CO2.4
Sì, attualmente permangono alcuni interrogativi sulla capacità di fornire idrogeno verde su larga scala e a zero emissioni di carbonio, ma è qui che devono intervenire governi, regolatori e investitori. Così come gli investimenti pubblici e privati su larga scala, BloombergNEF ha suggerito che anche un prezzo del carbonio più elevato aiuterà il carbonio verde a diventare più competitivo in termini di costi.5
Nonostante queste sfide, l’opportunità d’investimento è evidente anche se la svolta verso l’idrogeno verde è ancora agli inizi. Secondo Andy Marsh, “man mano che il mondo diventa più elettrificato e l’idrogeno diventa un’alternativa, cominceremo a pensare a utilizzi dell’idrogeno di cui nessuno parla oggi”.
[1] https://hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2022/12/WB-Hydrogen-Report-2022.pdf
[2] https://www.eesi.org/briefings/view/042722tech
[3] https://www.iea.org/news/demand-for-electric-cars-is-booming-with-sales-expected-to-leap-35-this-year-after-a-record-breaking-2022
[4] https://hydrogencouncil.com/en/study-hydrogen-scaling-up/
[5] https://about.bnef.com/blog/liebreich-separating-hype-from-hydrogen-part-two-the-demand-side/
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