Da quando il primo motore a combustione è stato alimentato a idrogeno 200 anni fa, la tecnologia dell'idrogeno ha attirato l'attenzione delle persone di tutto il mondo. L'obiettivo della tecnologia dell'idrogeno è creare e utilizzare l'idrogeno come fonte di energia pulita e rinnovabile che può essere utilizzata per alimentare automobili, case e una varietà di altri scopi commerciali.
L'idrogeno è unico nella sua capacità di essere un combustibile leggero e ad alta densità energetica senza emissioni dirette di inquinanti come i gas serra. È significativo perché si prevede che renderà il mondo meno dipendente dai combustibili fossili e ridurrà allo stesso tempo le emissioni di gas serra.
Nel prossimo futuro, l'idrogeno sarà probabilmente prodotto da una varietà di fonti energetiche, immagazzinato, spostato dove è necessario e quindi trasformato in modo pulito in calore ed elettricità, rendendolo la principale fonte di energia mondiale.
Sommario
Lo stato attuale della tecnologia energetica dell'idrogeno
Recenti sviluppi tecnologici nell'energia dell'idrogeno
Il futuro della tecnologia dell'energia a idrogeno
Energia dell'idrogeno: potenzialità e sfide
Lo stato attuale della tecnologia energetica dell'idrogeno
L'idrogeno è un vettore energetico versatile che può essere utilizzato per ridurre le emissioni di carbonio in molti settori diversi, come i trasporti, i prodotti chimici, i metalli, gli edifici e la produzione di energia. Questi settori erano precedentemente ritenuti difficili in termini di riduzione delle emissioni.
L'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) dice che l'idrogeno è utilizzato principalmente nell'industria chimica e petrolchimica. Ad esempio, viene utilizzato per raffinare il petrolio e produrre ammoniaca e metanolo. Viene anche utilizzato per la lavorazione dei metalli e la produzione alimentare. Un altro AIE rapporto afferma che l'idrogeno è utilizzato anche come combustibile nell'esplorazione spaziale e come scavenger di ossigeno nel trattamento termico dei metalli.
Di seguito sono riportati alcuni altri casi d'uso dell'energia a idrogeno che sono attualmente in produzione di massa o che stanno compiendo progressi o progressi significativi.
- Logistica di magazzino: Celle a combustibile a idrogeno può alimentare camion puliti, carrelli elevatori, transpallet e altri veicoli industriali interni che richiedono un rifornimento rapido e lunghi tempi di funzionamento.
- Filiera globale: L'energia dell'idrogeno può fornire ai camion a lunga percorrenza e ai veicoli per le consegne locali l'autonomia e la potenza di cui hanno bisogno, riducendo al contempo le emissioni di carbonio e l'inquinamento acustico.
- Produzione del vetro: L'idrogeno viene utilizzato per fondere materie prime come la sabbia silicea ad alte temperature, sostituendo il gas naturale e riducendo le emissioni di CO2.
- Produzione elettronica: L'idrogeno viene utilizzato come "gas vettore" per mettere strati sottili di materiali su wafer di silicio, consentendo la fabbricazione di celle solari e microchip.
Gli elettrolizzatori sono dispositivi che utilizzano l'elettricità per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Questi dispositivi possono fornire una migliore flessibilità sul mercato, in quanto possono produrre idrogeno quando c'è un'eccessiva disponibilità di elettricità rinnovabile e utilizzare l'idrogeno per generare elettricità quando c'è carenza di elettricità rinnovabile. Gli elettrolizzatori possono anche produrre ossigeno come sottoprodotto. Può essere utilizzato per varie applicazioni industriali o venduto sul mercato.
A differenza di altri fonti di energia rinnovabile, l'idrogeno può essere ottenuto da molti combustibili diversi ed è facile da trasportare in diverse forme. Può quindi essere trasformato in elettricità. Ma l'idrogeno è attualmente prodotto principalmente da combustibili fossili. Pertanto, le emissioni di CO2 dalle attuali applicazioni dell'energia dell'idrogeno conto per più di 900 tonnellate all'anno.
L'idrogeno è una fonte di energia pulita se è prodotto da fonti a basse emissioni di carbonio come energia rinnovabile, energia nucleare o combustibili fossili con cattura e stoccaggio del carbonio (CCS). L'unico modo per ridurre le emissioni di carbonio è passare a metodi di produzione di idrogeno più puliti.
Oggi, investimenti nella tecnologia dell'idrogeno e nel governo supporto stanno salendo. Più di 30 paesi hanno tabelle di marcia sull'idrogeno e sono stati annunciati 228 progetti sull'idrogeno su larga scala lungo la catena del valore, per un importo di oltre 300 miliardi di dollari di spesa fino al 2030.
Recenti sviluppi tecnologici nell'energia dell'idrogeno
Diverse scoperte e innovazioni recenti sono associate alla tecnologia energetica dell'idrogeno. Quelli di spicco includono:
- Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) si concentra sullo sviluppo di tecnologie in grado di produrre idrogeno a 2 dollari USA per chilogrammo entro il 2025 e a 1 dollaro USA per chilogrammo entro il 2030 attraverso emissioni nette di carbonio pari a zero percorsi.
- Ricercatori presso la Schulich School of Engineering dell'Università di Calgary hanno sviluppato un nuovo tipo di cella a combustibile che può utilizzare direttamente il metano o altri combustibili idrocarburici per generare elettricità con alta efficienza e basso costo. Questa innovativa tecnologia energetica a idrogeno elimina la necessità di costosi e complessi processi di reforming.
- L'idrogeno verde rivoluzione sta accelerando grazie a nuove tecnologie come l'elettrolisi, le celle a combustibile, lo stoccaggio dell'idrogeno e la miscelazione dell'idrogeno. L'idrogeno verde è l'idrogeno prodotto da fonti energetiche rinnovabili, come l'eolico e il solare.
- L'Università di Waterloo ha sviluppato un nuovo tipo di cella a combustibile che può durare dieci volte di più di quelle esistenti. La cella a combustibile utilizza un sottile strato di platino e carbonio per ridurre il degrado e aumentare la durata. Questa innovazione ha il potenziale per ridurre il costo dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno (FCV) e renderli più competitivi rispetto ai veicoli tradizionali.
Il futuro della tecnologia dell'energia a idrogeno
Lo slancio della tecnologia energetica dell'idrogeno come fonte di energia più affidabile in futuro non può essere fermato. Può svolgere un ruolo chiave in energia pulita transizioni fornendo una fonte di energia flessibile e a basse emissioni di carbonio per vari settori.
La tecnologia dell'energia a idrogeno può rendere possibile la produzione e l'utilizzo di elettricità da fonti rinnovabili su larga scala, riducendo al contempo le emissioni di carbonio. Ma aumentare la produzione, le infrastrutture, il commercio e l'uso dell'idrogeno comporta alcune sfide.
Energia dell'idrogeno: potenzialità e sfide
L'alto costo dei progressi tecnologici per la produzione, il trasporto, lo stoccaggio e l'uso dell'idrogeno è una delle sfide della tecnologia energetica dell'idrogeno. Un'altra sfida è attirare maggiori investimenti per i progetti sull'idrogeno e migliorare il coordinamento tra le diverse parti interessate nelle catene del valore dell'idrogeno.
Questi problemi possono essere risolti migliorando la ricerca e lo sviluppo, abbassando il costo del capitale e aumentando il valore dell'idrogeno. Dobbiamo anche sviluppare politiche e normative di supporto, nonché incoraggiare la collaborazione e la comunicazione tra i vari attori.
Superando queste sfide, la tecnologia dell'energia a idrogeno può svolgere un ruolo chiave nelle transizioni energetiche pulite e contribuire agli obiettivi climatici globali, portando a una "economia dell'idrogeno".
