Quello che chiamiamo idrogeno verde è una fonte energetica pulita e sostenibile, prodotta tramite elettrolisi dell’acqua. L’aggettivo verde deriva dal fatto che si utilizza esclusivamente energia proveniente da fonti rinnovabili.
Diversamente da quanto accade con le altre produzioni di idrogeno, quella ribattezzata verde non genera emissioni di anidride carbonica e contribuisce a combattere il cambiamento climatico. Durante la combustione genera come sottoprodotto soltanto acqua. Ciò la rende un combustibile che possiamo definire ecologico, poiché non impatta sull’ambiente.
Che cos’è l’idrogeno verde e come si produce
L’idrogeno è un gas incolore e inodore. Tra le sue destinazioni d’uso c’è anche quella di fonte energetica. La differenza rispetto all’idrogeno tradizionale è che quest’ultimo si ottiene dalla raffinazione del petrolio, o da quella dal gas naturale. Per tali motivi, è considerato una fonte di energia fossile, dunque non sostenibile. Il processo di produzione di idrogeno tradizionale, infatti, comporta l’emissione di grandi quantità di anidride carbonica nell’atmosfera.
L’idrogeno verde, invece, può vantare questo nome perché è prodotto attraverso un processo di elettrolisi dell’acqua, alimentata da fonti rinnovabili di energia. Le sorgenti da cui si ottiene la potenza necessaria sono sole, vento o idroelettrico. Dal momento che la trasformazione di queste sorgenti non produce emissioni di CO2, l’idrogeno verde è considerato una fonte di energia pulita e sostenibile. Non a caso, è stato posto al centro della transizione ecologica, un processo fondamentale allo scopo di ridurre la dipendenza dal fossile e abbattere le emissioni di gas serra, contribuendo a un futuro più sostenibile.
Elettrolisi da fonti rinnovabili contro gas
Per quanto abbondantissimo nell’universo (si tratta dell’elemento più presente) sulla Terra, in realtà, l’idrogeno non si trova. O meglio, non da solo. Lo si reperisce soltanto legato ad altri elementi, come per esempio nell’acqua, che tutti sappiamo essere una molecola di idrogeno e ossigeno, o negli idrocarburi, composti di idrogeno e carbonio. Per tal motivo, occorre rescindere i suoi legami. Per riuscirci, va estratto, fornendo energia che favorisca il processo di separazione. Al fine di riuscire nell’intento, occorre sostenere un costo economico e, talvolta, anche ambientale.
Il processo elettrolitico che separa acqua e idrogeno verde, grazie all’apporto di energia rinnovabile, è effettivamente a impatto zero, dal momento che non produce emissioni inquinanti e neppure consuma preziose risorse naturali. La comunità scientifica e tecnologica è impegnata da tempo per rendere l’idrogeno verde più facile da produrre e più economico. Gli altri colori della tavolozza dell’idrogeno, la quale copre uno spettro che si sposta dal nero (idrogeno ottenuto dal carbone), al grigio (metano), blu (ancora metano, ma con l’implementazione di tecniche di cattura del carbonio emesso) o marrone (lignina); senza dimenticare il rosa (nucleare), richiedono tutti l’apporto di almeno una fonte fossile.
Costi energetici tipici: €/kg di idrogeno prodotto
I colori elencati non contraddistinguono soltanto il modo in cui l’idrogeno viene ottenuto, bensì indicano anche i suoi costi di produzione. L’esborso per ottenere un chilogrammo di idrogeno può infatti variare, anche notevolmente, a seconda del tipo. Tipicamente, il grigio costa tra 1,11 e 2,35 euro al chilogrammo. Quello blu è leggermente più caro, ma non si discosta molto da queste cifre. Il più costoso da produrre è proprio l’idrogeno verde, che oscilla tra 3,74 e 11,70 €/kg. Ciò si deve principalmente al costo dell’energia rinnovabile necessaria all’elettrolisi.
Le previsioni indicano una prossima diminuzione dei costi dell’idrogeno verde, con l’obiettivo di raggiungere un costo medio di circa 2,50-3 €/kg entro il 2030. Stime recenti rimangono però sensibilmente più alte e, in effetti, il valore appare piuttosto ottimistico.
Lo sapevi? - Il prezzo dell’idrogeno verde è già sceso del 50 %, tra il 2020 e il 2024, grazie al calo dei costi delle energie rinnovabili!
Analisi economica reale
Di seguito, riportiamo un’analisi economica relativa ai costi della produzione dell’idrogeno. Sono numerose le stime che ci segnalano come oscillerà il costo della produzione di questo elemento. Naturalmente, si tratta di previsioni e occorre prenderle cum grano salis, ma sono sufficienti a darci un’indicazione di quel che possiamo attenderci in futuro.
Costo produzione attuale e costi futuri previsti
Il costo di produzione dell’idrogeno grigio dipende direttamente dal prezzo del metano. Al variare di questo valore sul mercato mondiale, molto semplicemente, si modificherà anche la spesa per ottenere idrogeno di provenienza fossile. Per l’idrogeno blu occorre aggiungere i costi per la cattura e il sequestro della CO2. Essi faranno inevitabilmente aumentare l’esborso di impianto (oggi a circa 1.500 €/kW-idrogeno contro gli 800 dell’impianto per l’idrogeno grigio) e calare l’efficienza (circa 69% contro 75-80% del grigio). Secondo IEA, in futuro, il costo di impianto potrebbe ridursi a 1.200 €/kW-idrogeno.
La possibile variazione, tra diversi Paesi, del costo di produzione, dipende esclusivamente dal costo locale del metano. Il ragionamento si basa naturalmente sul fatto che chiunque sfrutti le medesime tecnologie, con le stesse caratteristiche di funzionamento.
Il calcolo relativo al costo di produzione dell’idrogeno verde, dipendente dal costo degli elettrolizzatori e delle altre componenti di impianto; da quello dell’energia rinnovabile che li alimenta e dal fattore di carico (ovvero il numero di ore annue alla potenza nominale equivalente), che impatta sull’ammortamento dell’impianto di produzione, è considerevolmente più articolato. Prendendo per buona la previsione della strategia europea (più ottimista del rapporto IEA, tanto da non essere considerata troppo attendibile), entro il 2030 il costo di impianto dovrebbe ridursi a 450-1.000 €/kW e il rendimento aumentare a 63-68% (quindi per ogni kg di idrogeno occorrerebbero da 53 a 49 kWh).
Sul lungo periodo, il costo dovrebbe ulteriormente scendere a 180-800 €/kW e il rendimento migliorare ancora sino al 67-74% (da 49 a 45 kWh per kg di idrogeno). I condizionali non sono utilizzati a caso.
| SCENARIO | COSTO MEDIO PRODUZIONE 2025 | PREVISIONE COSTO 2030 |
| Idrogeno grigio/blu da fonti fossili | Tra 1,50 e 2,70 €/kg | Intorno ai 2 €/kg |
| Idrogeno verde da fonti rinnovabili | Tra 3,70 e 11,70 €/kg | Tra i 2,00 e i 5,20 €/kg |
Infrastrutture, trasporto e stoccaggio
Le infrastrutture necessarie a produrre idrogeno verde devono necessariamente ospitare un elettrolizzatore. Si tratta del dispositivo che sta alla base del processo di elettrolisi. Esso utilizza l’energia elettrica per separare l’acqua nei suoi componenti di idrogeno e ossigeno. Lo fa attraverso una reazione chimica che separa le molecole in atomi di idrogeno e ossigeno. Quest’ultimo viene rilasciato nell’atmosfera, mentre l’idrogeno si raccoglie e immagazzina.
La produzione richiede una quantità significativa di energia. Ciò rende il processo più costoso rispetto a quello per ottenere idrogeno tradizionale. Esistono anche altre tecnologie che utilizzano fonti rinnovabili di carbonio, come l’anidride carbonica presente nell’aria, per produrre idrogeno verde. Questo processo, chiamato elettroriduzione dell’anidride carbonica (ERC), utilizza un elettrodo come catalizzatore per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in idrogeno e ossigeno. La tecnologia ERC è però ancora in fase di sviluppo.
Relativamente al trasporto e stoccaggio dell’idrogeno, essi avvengono mediante diversi metodi. Immagazzinarlo in caverne sotterranee oppure comprimerlo in serbatoi criogenici (in caso di stato liquido) o ad alta pressione (per l’idrogeno gassoso) sono i due metodi di conservazione maggiormente diffusi. Il trasporto su distanze brevi può sfruttare autocarri con tubi, per gas compressi, mentre in caso di volumi maggiori si usano pipeline o navi per il trasporto di idrogeno liquefatto. Metodi innovativi includono lo stoccaggio in idruri metallici. Procedere in questa maniera significa legare l’idrogeno, allo stato solido, a basse pressioni e temperature, offrendo maggiori stabilità e sicurezza.
Percezione pubblica e accettabilità sociale
Relativamente alla percezione pubblica dell’utilizzo dell’idrogeno come fonte energetica, si constata una scarsa conoscenza generale della tematica da parte dell’opinione pubblica. Sebbene siano comprensibili le preoccupazioni legate alla sicurezza dell’idrogeno come combustibile, comunicare in maniera trasparente e sensibilizzare la società su quanto cruciale sia questo elemento ai fini della decarbonizzazione e della transizione energetica è un passo fondamentale per elevarne l’accettabilità sociale.
| PAESE | PERCENTUALE FAVOREVOLI | PERCENTUALE CONTRARI | PERCENTUALE INDIFFERENTI/ NON SUFFICIENTEMENTE INFORMATI |
| ITALIA | Alta, supporto piuttosto diffuso | Bassa | Media-alta, per mancanza di conoscenza |
| GERMANIA | Media-alta | Bassa | Media, vi è un forte dibattito al riguardo |
| FRANCIA | Media-alta | Bassa | Media-alta, il ruolo strategico della tecnologia è fortemente enfatizzato |
| REGNO UNITO | Media | Bassa | Alta, si è più focalizzati su altre fonti energetiche |
| USA | Media | Bassa | Alta, si prediligono altre tecnologie |
I dati posti in tabella non sono che una rappresentazione qualitativa della percezione pubblica, basata su analisi e report di settore comparati con l’aiuto dell’intelligenza artificiale. Le percentuali sono indicative e volatili, ma danno già un’idea di come, in svariati Paesi, l’opinione pubblica si relazioni all’idrogeno come fonte energetica.
Confronto con altre fonti energetiche
A quanto si evince, l’accettabilità sociale dell’idrogeno dipende dalla capacità di superare le barriere informative, presenti e piuttosto forti. Il vettore energetico non è ancora riuscito a dimostrare la sua piena e reale sostenibilità. Lo stesso vale per la sua sicurezza. Mancano ancora infrastrutture adeguate che possano renderlo una scelta competitiva, rispetto alle fonti rinnovabili maggiormente conosciute e già diffuse. La società è sempre più disposta ad accettare l’idrogeno, in un panorama nel quale la necessità di una transizione ecologica è evidente a chiunque, ma resta ancora visibilmente preoccupata dai costi di produzione e dalle incognite sulla sua totale sicurezza.
L’idrogeno verde ha costi indubbiamente elevati, ma essi sono in rapida diminuzione. L’accettazione pubblica varia di Paese in Paese e una comunicazione efficace è di fondamentale importanza, affinché essa aumenti e la transizione ecologica venga spinta e stimolata dal basso.
