Idrogeno: il grande unificatore?

Scritto da Ecointersect Guest

— questo post scritto da Bertrand Piccard, Fondazione Solar Impulse

Da diversi mesi ormai, le lobby pro e anti-idrogeno stanno conducendo una battaglia spietata nei media. È una soluzione miracolosa per alcuni, un'enorme bufala inventata dai giganti del petrolio per altri. In questo dibattito, i perdenti sono il pubblico in generale, incapace di formarsi un'opinione, e l'umanità in generale, che ha un disperato bisogno di un sostituto dei combustibili fossili.

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L'idrogeno non è qualcosa che puoi essere "pro" o "anti". È solo un elemento. Gli atomi di idrogeno possono fare alcune cose, ma non altre. L'implicazione è che non possiamo risolvere il problema della transizione energetica concentrandoci esclusivamente sulla protezione dell'ambiente. Nulla sarà raggiunto senza tener conto delle dimensioni industriale, politica e persino geostrategica. Visto in questo modo, l'idrogeno ha il potenziale per diventare non solo un combustibile pulito, ma una soluzione su cui tutti possono essere d'accordo.

Avendo perso a tutti gli effetti la battaglia della batteria, l'Europa è entrata nella corsa all'idrogeno pensando che ci siano ancora buone possibilità di vincere. L'idrogeno rappresenta un enorme potenziale industriale che produrrebbe numerose opportunità economiche, con tutta la creazione di posti di lavoro e la stabilità sociale che ne derivano. L'idrogeno verde prodotto localmente assume anche una dimensione strategica offrendo una maggiore indipendenza energetica: la liberazione dell'Europa dalla dipendenza dai combustibili fossili importati dall'altra parte del mondo. E questo vale non solo a livello nazionale, ma anche per i privati, perché è possibile produrre idrogeno in casa dai propri pannelli solari.

Ma prima devi portare a bordo tutti i giocatori. Ciò significa comprendere le potenzialità ei limiti di questa tecnologia.

Poiché l'idrogeno non esiste sulla Terra nel suo stato di base, deve essere prodotto da altri elementi. Questo processo consuma energia, mentre il petrolio si trova già pronto in natura. Oggi quasi tutto l'idrogeno è il cosiddetto idrogeno “grigio”, perché è prodotto dal metano, un processo poco costoso ma che genera CO2.

Le speranze si concentrano sull'elettrolisi, che utilizza una corrente elettrica per scomporre l'acqua in idrogeno e ossigeno. Se l'elettricità proviene da una fonte rinnovabile, l'idrogeno che viene generato è quasi pulito, o “verde”. Questo metodo è ancora più costoso della riforma del metano, ma le economie di scala e il calo dei costi dell'elettricità rinnovabile dovrebbero rendere l'idrogeno prodotto in questo modo competitivo entro dieci anni. Ancora oggi, in Svizzera, l'idrogeno pulito, se non tassato, funziona allo stesso prezzo del diesel tassato quando un barile di petrolio costa 60 dollari.

Ma è possibile produrre abbastanza elettricità rinnovabile per tutto l'idrogeno “verde” di cui avremo bisogno? Possiamo risolvere questo problema se la capacità continua ad aumentare: l'UE vuole moltiplicare la capacità dei suoi elettrolizzatori di 40 entro il 2030. E soprattutto se si riduce l'incredibile spreco di energia in tutti i settori. L'efficienza energetica deve andare di pari passo con l'elettrificazione della società. Il fattore chiave che ha consentito a Solar Impulse di volare per 43,000 km intorno alla Terra con l'energia solare è stato che l'efficienza energetica era al centro del nostro approccio.

Il grande vantaggio dell'idrogeno è che può immagazzinare forme di energia rinnovabile, risolvendo così il problema che sono intermittenti. L'idrogeno viene prodotto quando c'è elettricità in eccesso; questo potere può quindi essere rilasciato in seguito, ogni volta che ne abbiamo bisogno. Il rendimento non è stato ancora ottimizzato, ma qualsiasi importo è meglio che sprecare semplicemente quell'energia rinnovabile.

C'è un accordo generale sull'utilità dell'idrogeno nell'industria, in combinazione con l'azoto per la produzione di fertilizzanti e negli altiforni per la produzione di acciaio; ma il dibattito si impantana quando si parla di mobilità.

Ci sono due applicazioni qui: l'idrogeno può essere trasformato in elettricità da una cella a combustibile e quindi alimentare un motore elettrico, oppure può essere utilizzato come combustibile in un motore a combustione. Ogni opzione ha vantaggi e svantaggi.

Una cella a combustibile emette solo vapore acqueo, quindi niente CO2 o NOx (ossido di azoto). La sua efficienza (il rapporto tra energia recuperata ed energia fornita) raggiunge il picco dal 45 al 60%, che è molto più del 25-30% di un motore a benzina

Il motore a combustione è considerato il colpevole dell'inquinamento, mentre in realtà è il carburante utilizzato a creare questo inquinamento. Oggi questi motori bruciano benzina o diesel, e questo emette CO2 e NOx: ma potrebbero benissimo bruciare idrogeno, con zero CO2. Quindi, ci sarebbero solo NOx da affrontare, utilizzando un convertitore catalitico. Poiché la capacità di alimentazione dell'idrogeno è tre volte quella della benzina, un motore a combustione interna ottimizzato per l'idrogeno sarebbe efficiente dal 45 al 50 percento al suo regime di giri ottimale, quasi il doppio di quello che si può ottenere con la benzina.

Mentre sta emergendo consenso sulla necessità di sostituire i motori a benzina e diesel, le opinioni divergono sull'utilizzo di batterie o idrogeno. Per alcuni, la batteria e la sua efficienza "quasi al 100%" sono molto più adatte della cella a combustibile, che è la metà dell'efficienza. Potremmo quindi immaginare di utilizzare veicoli leggeri alimentati a batteria per brevi tragitti e veicoli pesanti alimentati a idrogeno per lunghe distanze, dove batterie di grandi dimensioni sarebbero troppo inquinanti da costruire e troppo pesanti da trasportare. Ciò potrebbe comportare vantaggi in termini di autonomia e velocità di rifornimento e si applicherebbe anche ai settori marittimo e aeronautico.

Per quanto riguarda la rete di distribuzione, il dilemma “uovo e gallina” può essere risolto costruendo l'intero “pollaio” in un colpo solo, senza aspettare i sussidi. In Svizzera, partnership private hanno unito tutti i settori coinvolti: Hyundai ha fornito 1,000 camion, i supermercati Migros e Coop li hanno messi in servizio e le stazioni di servizio Avia, Agrola e Tamoil li hanno riforniti di idrogeno. Trattandosi di una produzione idroelettrica, viene garantito lo stesso prezzo al chilometro del diesel. Un sistema simile è stato messo in atto anche a Parigi da Air Liquide, un fornitore di idrogeno, e dalla compagnia di taxi Hype.

Tutto ciò dimostra che, mentre le batterie spaventano l'industria petrolifera, l'idrogeno le consentirebbe di diversificare più facilmente, trattenendo parte delle sue infrastrutture e garantendo la sopravvivenza di milioni di posti di lavoro, un vantaggio fondamentale.

Questo è il motivo per cui è stato creato il World Hydrogen Council. Solo per una volta, gli interessi politici, economici ed ecologici sono convergenti. Questo è il motivo per cui l'idrogeno potrebbe essere in grado di fare un miracolo!

Questo articolo è apparso at Fondazione Solar Impulse 08 dicembre 2020 e viene riprodotta sotto licenza Creative Commons.

Scritto in collaborazione con Antonio Delfino, Direttore del Dipartimento di Fisica e Chimica, Ricerca e Tecnologia Michelin, Svizzera. Pubblicato per la prima volta in La croce. Leggi l'articolo.

Punta di cappello a Ugo Bardi, che ha scritto una confutazione: L'economia basata sull'idrogeno: basta dipingere qualcosa di blu per renderlo verde?

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