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Idrogeno: tutto quello che c'è da sapere sulla strategia nazionale

Linee guida e fondamenta del percorso di decarbonizzazione dell'Italia. Articolo a cura dell'ingegnere Daniele Palano

L’Italia ha visto in questi anni lo sviluppo di numerosi impianti di produzione di energia elettrica e termica sul suo territorio, senza che vi fosse un Piano programmatico che ne coordinasse lo sviluppo, generando la nascita di impianti a fonte rinnovabile in area agricola in presenza della Legislazione Autorizzativa e della Normativa Tecnica ma non tramite Linee guida ed obiettivi nazionali. L’Italia ha definito la sua strategia per il clima all’interno della Strategia Energetica Nazionale (2017) e del Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC, 2019), conformemente al Pacchetto Energia Pulita dell’UE e al Green Deal europeo.

Il PNIEC, arrivato con un enorme ritardo, il primo Piano Italiano in tema di Energia, costituisce le fondamenta del percorso di decarbonizzazione dell'Italia, il cui obiettivo è sviluppare una strategia ambientale fino al 2030 coerente con il precedente obiettivo dell'UE di riduzione di CO2 del 40% entro il 2030. Il PNIEC delinea anche il ruolo dell’idrogeno nel raggiungimento di suddetti obiettivi, e identifica il potenziale impiego dell’idrogeno in diversi settori energetici: il settore dei trasporti, ad esempio, con camion e treni a celle a combustibile, e la gestione dell’over-generation elettrica, con applicazioni di stoccaggio basate sull’idrogeno (ad esempio power-to-gas).

Il Ministero dello Sviluppo Economico ha pertanto ritenuto fondamentale e necessario redigere la STRATEGIA NAZIONALE IDROGENO, contenente le Linee Guida Preliminari che esplicano i contenuti del PNIEC, e che promuovono la produzione di idrogeno, riconoscendo quest ultimo quale sistema di accumulo, vettore energetico e combustibile alternativo alle fonti fossili, prefiggendosi di promuovere la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile per contribuire alla riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, riconoscendo l’idrogeno come combustibile alternativo alle fonti fossili, che sia esso “idrogeno verde” (prodotto con energia elettrica da fonte rinnovabile) o “idrogeno blu” prodotto con processo industriale di riutilizzo di CO2 adeguatamente stoccata per tale scopo.

Nei prossimi mesi sarà pubblicata la Strategia Nazionale Idrogeno a Lungo Termine, che delineerà la strategia ambientale ed energetica dell’Italia per il raggiungimento di una piena decarbonizzazione entro il 2050.

La versione aggiornata del PNIEC verrà rilasciata nel 2022, tenendo in considerazione il contributo di queste linee guida in funzione degli obiettivi della Strategia Nazionale Idrogeno a Lungo Termine.

Per il prossimo decennio, il Governo prevede l’applicazione dell’idrogeno nel settore dei trasporti, in particolare pesanti, nelle ferrovie e nell’industria, con specifico riferimento a quei segmenti in cui l’idrogeno è già impiegato come materia prima, per esempio nel settore della chimica e nella raffinazione petrolifera. Oltre a questo, l’idrogeno può essere utilizzato in miscela nella rete gas nazionale, che può essere impiegata per anticipare e stimolare la crescita del mercato dell’idrogeno.

E’ altresì prevista la possibilità di realizzazione delle "Hydrogen Valleys", ecosistemi che includono sia la produzione che il consumo di idrogeno, potranno inoltre fornire aree per la diffusione dell’idrogeno entro il 2030, portando a una possibile applicazione dell’idrogeno in altri settori.

Al fine di soddisfare una domanda di idrogeno di circa il 2% entro il 2030 (corrispondente a circa 0,7 Mton / anno), dovranno essere identificate le condizioni più favorevoli ad assicurare la fattibilità della produzione di idrogeno e un basso costo della materia prima. In generale, ci sono tre modelli teorici di produzione/trasporto che possono essere individuati:

• produzione totalmente in loco: la generazione di energia elettrica rinnovabile e la capacità di elettrolisi sono situate accanto al punto di consumo per minimizzare i costi di trasporto;

• produzione in loco con trasporto di energia elettrica: l’energia elettrica rinnovabile viene generata in aree con un’alta disponibilità di risorse naturali, e l’energia elettrica viene trasportata attraverso la rete elettrica al punto di consumo dove è poi convertita in idrogeno mediante elettrolisi;

• produzione centralizzata con trasporto di idrogeno: la generazione di elettricità rinnovabile e la capacità di elettrolisi sono situate in aree con un’alta disponibilità di fonti rinnovabili. L’idrogeno prodotto viene poi trasportato al punto di consumo attraverso una struttura dedicata che potrebbe sfruttare la rete esistente del gas, oppure attraverso altri metodi di trasporto (carri bombolai o navi)

Alcuni settori, come quello chimico e della raffinazione, potrebbero favorire la produzione di idrogeno nelle vicinanze, vista la considerevole quantità di idrogeno richiesto. Altre applicazioni permetterebbero una maggiore flessibilità: per esempio, stazioni di rifornimento per camion e treni, che potrebbero essere alimentate dall’idrogeno prodotto in loco e stoccato in serbatoi, o trasportato attraverso l'infrastruttura gas. Le "Hydrogen Valleys", spesso concentrate in aree industriali, potrebbero essere servite tramite la riconversione della rete gas già esistente.

Per la produzione di ca. ~0,7 Mton di idrogeno verde l’anno, sarà necessaria una considerevole quantità di generazione di energia elettrica rinnovabile, sia solare che eolica, in aggiunta alla quantità di impianti a fonti rinnovabili necessari a soddisfare gli obiettivi fissati dal PNIEC.

Per dare il via allo sviluppo del mercato dell’idrogeno, il Governo prevede l’installazione di circa 5 GW di capacità di elettrolisi entro il 2030 per soddisfare parte della domanda sopra descritta. La produzione nazionale di idrogeno verde potrebbe essere integrata con le importazioni o con altre forme di idrogeno a basse emissioni di carbonio, ad esempio l’idrogeno blu.

Per avviare l’economia dell’idrogeno a basse emissioni di carbonio in Italia, e per soddisfare il suddetto obiettivo di domanda di penetrazione dell’idrogeno, saranno necessari fino a ~10 miliardi di euro di investimenti tra il 2020 e il 2030 (a cui vanno aggiunti gli investimenti per la diffusione delle rinnovabili). Questa cifra include:

• Investimenti necessari alla produzione di idrogeno, ~5-7 miliardi di euro,

• Investimenti in strutture di distribuzione e consumo dell’idrogeno quale Biocarburante, ~2-3 miliardi di euro,

• Investimenti in Ricerca e Sviluppo, ~1 miliardo di euro,

• investimenti nelle infrastrutture di Rete gas nazionale per integrare correttamente la produzione di idrogeno con gli impieghi finali.

È previsto un impatto ambientale concreto: il consumo di idrogeno a basse emissioni di carbonio consentirà una riduzione delle emissioni di CO2eq fino a ~8 Mton nel 2030, corrispondente a un contributo del ~4% agli obiettivi del PNIEC. Per quanto riguarda l’impatto economico, gli investimenti stimoleranno la crescita delle imprese pertinenti potenziando la loro economia con un impatto positivo anche sulla catena dei loro fornitori.

Il PIL Italiano sarà stimolato con un impatto stimato fino a ~27 miliardi di euro, che include sia la fase di costruzione che quella operativa dei progetti della durata di oltre 20 anni. Allo stesso modo, ci sarà un impatto concreto sull’occupazione, con la creazione di oltre ~200.000 posti di lavoro temporanei nei prossimi 10 anni, durante la fase di costruzione degli impianti di produzione di idrogeno (costruzione e installazione di elettrolizzatori, sviluppo di veicoli a celle a combustibile, ecc.), e fino a ~10.000 posti di lavoro fissi sul medio periodo.

Il mercato degli elettrolizzatori (per la produzione di idrogeno verde) dovrebbe espandersi velocemente: nei prossimi 10 anni si prevede una crescita di ~600 volte, passando dagli attuali 70 MW di capacità installata ai 40 GW dichiarati dalla strategia dell’Unione Europea. L’Italia dispone già di alcune competenze nella produzione di elettrolizzatori, ma il settore richiederà un ampliamento significativo della produzione, e di investimenti in Ricerca e Sviluppo e in progetti pilota per elettrolizzatori di grandi dimensioni (cioè con una capacità di elettrolisi superiore ai 10 MW). La maggior parte delle società attive in questo comparto è costituita da medie e piccole imprese (PMI). Il Governo intende sostenere lo sviluppo di questo mercato strategico e sfruttare l’opportunità per sviluppare PMI competitive.

Gli sforzi del Governo Italiano verranno concentrati su due fronti; da una parte, sulla definizione di idee progettuali che tengano in considerazione sia l’esito delle discussioni con la rete di stakeholder che lavorano già nel settore dell’idrogeno sia di progetti legati all’idrogeno che sono stati discussi con il MISE (Tavolo Idrogeno) e che includono anche i temi di Ricerca e Sviluppo; dall’altra parte, gli sforzi del Governo saranno sulla possibile stesura di politiche a supporto dello sviluppo del mercato dell’idrogeno in Italia.

Il MISE ha già convocato alcuni incontri con i principali stakeholder per approfondire argomenti specifici della strategia al fine di definire al meglio gli aspetti più rilevanti.

La Strategia Italiana per l’Idrogeno, è stata pubblicata e resa disponibile alla consultazione pubblica già dal 25 Novembre 2020, prima della sua approvazione finale ad oggi prevista all’inizio del 2021.