Il percorso dell’idrogeno verde

L’idrogeno è l’elemento più abbondante nel nostro universo. Si trova ovunque intorno a noi e può essere utilizzato come vettore energetico neutro dal punto di vista climatico. La molecola leggera H2 potrebbe così diventare la chiave per una svolta energetica di successo. Tuttavia, questo avrà successo solo se si utilizzerà il cosiddetto idrogeno “verde”.

Continua la tendenza ad abbandonare i combustibili fossili e a orientarsi verso forme di produzione e stoccaggio di energia rinnovabile. La popolazione mondiale sta crescendo costantemente e richiede sempre più energia, soprattutto nel corso della continua urbanizzazione e digitalizzazione delle nostre vite.

Anche la consapevolezza ambientale dei consumatori e delle aziende è cambiata: oggi, un numero sempre maggiore di persone si preoccupa degli effetti del cambiamento climatico ed esprime sempre più il desiderio di alternative climatiche neutrali per l’approvvigionamento energetico. In questo contesto, si parla spesso di “idrogeno verde”, considerato sia rispettoso dell’ambiente, sia la chiave per una svolta energetica di successo. Ma cosa rende l’idrogeno “verde”?

L’idrogeno è considerato da molti il vettore energetico del futuro.

Idrogeno verde come accumulatore di energia

Il prerequisito per l’idrogeno verde è la sua produzione, ovvero l’elettrolisi dell'acqua utilizzando elettricità da fonti sostenibili. Per garantire una fornitura costante e affidabile di energia elettrica da fonti di energia verde, l’elettricità in eccesso proveniente da impianti eolici e solari deve essere immagazzinata per un uso successivo.

L'elettricità da fonti verdi viene utilizzata per l’elettrolisi dell’acqua per scomporre le molecole d’acqua e produrre idrogeno. Questo idrogeno può essere utilizzato a sua volta come accumulatore di energia, immagazzinato in serbatoi o anche in grotte sotterranee e trasportato attraverso pipeline, autocisterne o camion. Grazie alla tecnologia dell’idrogeno, gli impianti di energia verde possono essere utilizzati indipendentemente dalle condizioni ambientali e diventare così più affidabili. La tecnologia dell'idrogeno offre agli impianti di energia rinnovabile la possibilità di immagazzinare l’energia in eccesso prodotta in condizioni climatiche favorevoli. Le energie rinnovabili e la tecnologia verde dell’idrogeno sono quindi reciprocamente vantaggiose.

La moderna tecnologia dell’idrogeno può quindi dare un contributo significativo ad una svolta energetica di successo. Ma come funziona esattamente l’elettrolisi dell’acqua e come può essere immagazzinata l’energia sotto forma d’idrogeno per poi essere rilasciata e immessa nella rete elettrica?

Con l’aiuto dell’idrogeno come accumulatore d’energia, gli impianti di energia rinnovabile come i parchi eolici possono garantire un approvvigionamento energetico costante.

Elettrolisi dell’acqua - come funziona

In un impianto di elettrolisi dell’acqua, l’elettricità viene fatta passare attraverso l’acqua dando così inizio alla scissione delle molecole d’acqua nei loro due componenti, idrogeno e ossigeno. L’ossigeno si accumula al polo positivo, sale e viene rilasciato nell’atmosfera. L’idrogeno si accumula al polo negativo, da dove può essere catturato e immagazzinato. L’energia immagazzinata dal processo di elettrolisi dell’acqua, che ora si trova nelle molecole di idrogeno, può essere rilasciata nuovamente dalla reazione inversa dell’idrogeno con l’ossigeno. L’energia è necessaria, ad esempio, nella produzione di metanolo dalle emissioni delle acciaierie per l’industria chimica.

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Quando l’acqua viene alimentata con corrente elettrica, le molecole d’acqua si scompongono e si portano all’anodo o al catodo, a seconda del componente.

Carbon2Chem - elettrolisi dell’acqua su scala industriale

Poiché le fonti verdi, come il sole e il vento, non producono continuamente energia con la stessa intensità, è necessario uno stoccaggio efficace per la fornitura di elettricità verde. L’eccedenza generata nei momenti favorevoli può essere immagazzinata utilizzando l’idrogeno, rendendo disponibile l’elettricità da fonti rinnovabili in qualsiasi momento, senza inquinare l’atmosfera con la CO2.

Grazie all’elettrolisi dell'acqua, anche thyssenkrupp è sulla buona strada per raggiungere un basso bilancio delle emissioni di CO2. Con il nome di Carbon2Chem, gli esperti di thyssenkrupp a Duisburg lavorano alla moderna tecnologia dell’idrogeno e “riciclano” i gas di scarico della produzione di acciaio in preziose sostanze chimiche di base. La tecnologia dell’idrogeno può essere utilizzata per produrre materiali di partenza per vari settori dell’industria.

Presso l’impianto pilota Carbon2Chem Technikum di Duisburg, i cosiddetti gas metallurgici vengono trattati con l’ausilio dell’idrogeno per produrre i cosiddetti gas di sintesi. Questi gas di sintesi sono preziose materie prime chimiche che servono come prodotti di base per la produzione di metanolo, ammoniaca o polimeri. Sostanze che a loro volta possono essere utilizzate per produrre carburante, fertilizzanti o materie plastiche. Il risultato: la CO2 non viene rilasciata nell’atmosfera, né nella produzione di acciaio né nei processi chimici, ma viene invece trasformata in qualcosa di prezioso.

Dalle confezioni di shampoo alla ruota dentata in plastica dura: la plastica è onnipresente e finora è stata prodotta con olio minerale, cioè petrolio. In questo contesto, l’idrogeno sarebbe un’alternativa più rispettosa del clima per l’industria chimica.

Come l’idrogeno rende l’industria chimica un po' più verde

Gli esperti della thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers hanno sviluppato ulteriormente il processo di elettrolisi alcalina così da renderlo adatto anche per l’alimentazione elettrica instabile da fonti verdi. Si tratta di una fase di sviluppo importante perché gli impianti convenzionali per l’elettrolisi alcalina richiedono un’alimentazione elettrica costante 24 ore su 24.

L’innovativo sistema raggiunge efficienze di sistema fino all’80%. Questo significa semplicemente che l’80% dell’energia fornita durante l’elettrolisi può essere convertita in idrogeno. L’impianto è quindi progettato per una produzione di idrogeno di grandi dimensioni e particolarmente efficiente. A ciò si aggiunge il design modulare dell'impianto, che rende più facile qualsiasi ampliamento rispetto agli impianti tradizionali.

Il Dr. Lukas Lüke della thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers ci dà una visione dell’impianto innovativo che può essere utilizzato per sfruttare il potenziale dell’idrogeno in modo nuovo:

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Premesse per una svolta energetica di successo

Sulla base dell’Accordo di Parigi sul clima del 2015, thyssenkrupp si è posta l’obiettivo di ridurre le proprie emissioni del 30% entro il 2030 e di diventare “carbon neutral” entro il 2050. Per raggiungere quest’obiettivo miriamo a ridurre le emissioni o a raggiungere la neutralità climatica nella nostra produzione, nel consumo di energia e nel ciclo di vita dei nostri prodotti. La Science Based Initiative (SBTi) ha classificato questi obiettivi climatici di thyssenkrupp come basati sulla scienza e raggiungibili. Questo ci rende una delle sole dieci aziende tedesche i cui obiettivi climatici sono stati scientificamente confermati da SBTi.

Ma per raggiungere la neutralità climatica, non solo nella nostra azienda ma in tutta la Germania, abbiamo bisogno di un numero significativamente maggiore di fonti di energia rinnovabile. Tuttavia, l’attuale capacità di energia verde in Germania non è sufficiente a soddisfare la domanda attuale e futura. Ad esempio, il funzionamento per 12 mesi della nostra acciaieria a Duisburg da sola richiederebbe attualmente tutte le energie rinnovabili disponibili in Germania. Sono quindi necessari anche regolamenti politici per promuovere le fonti di energia rinnovabile e rendere attraente per un maggior numero di aziende il passaggio a catene di produzione neutrali dal punto di vista climatico. Ad esempio, sarebbe possibile produrre idrogeno nelle regioni soleggiate del mondo e portarlo in Europa con una nave cisterna. Le prime iniziative in questa direzione sono già in corso.

Quindi c’è ancora molto spazio per lo sviluppo delle tecnologie legate all’idrogeno e un grande bisogno di fonti di energia rinnovabili - oggi, ma soprattutto in futuro. Ecco perché noi della thyssenkrupp lavoriamo per sviluppare continuamente le nostre tecnologie.