L’idrogeno verde è spesso definito il ‘coltellino svizzero’ della decarbonizzazione, grazie alla sua versatilità nell’affrontare diverse sfide energetiche. Tuttavia, non tutte le sue applicazioni risultano vantaggiose. Attualmente, il mondo consuma circa 100 megatonnellate di idrogeno all’anno, prevalentemente derivato da combustibili fossili. Per sfruttare appieno il potenziale dell’idrogeno nella decarbonizzazione, è essenziale passare a forme di produzione prive di emissioni. Le previsioni globali sulla produzione di idrogeno verde da fonti rinnovabili variano notevolmente, con stime che vanno dalla domanda attuale a un ottimistico 700 megatonnellate all’anno entro il 2050. Tuttavia, anche solo soddisfare la domanda attuale con idrogeno verde presenta sfide significative. In Nuova Zelanda, la domanda totale di idrogeno verde potrebbe raggiungere 2,8 megatonnellate all’anno se tutte le applicazioni tecnicamente fattibili passassero all’idrogeno. Prioritizzando gli usi in cui l’idrogeno verde è l’unica opzione di decarbonizzazione, la domanda potrebbe arrivare fino a 1 megatonnellata all’anno.
Idrogeno verde: la soluzione per la decarbonizzazione della Nuova Zelanda
L’idrogeno verde è considerato una soluzione chiave per la decarbonizzazione della Nuova Zelanda. Attualmente, il mondo utilizza circa 100 megatonnellate di idrogeno all’anno, ma quasi tutto è prodotto da combustibili fossili. Per decarbonizzare, è necessario passare a forme di idrogeno senza emissioni. Le previsioni globali per l’idrogeno verde variano ampiamente, da 100 megatonnellate all’anno a un ottimistico 700 megatonnellate entro il 2050. Tuttavia, spostare la domanda attuale verso l’idrogeno verde presenta sfide significative.
Prioritizzando gli usi dove l’idrogeno verde è l’unica opzione, la domanda sarebbe fino a 1 megatonnellata all’anno. Fertilizzanti e metanolo sono in cima alla lista delle applicazioni ‘inevitabili’, richiedendo circa 0,2 megatonnellate all’anno. Altre applicazioni includono il trasporto marittimo, il carburante per jet, la produzione di acciaio e lo stoccaggio energetico a lungo termine, aggiungendo altre 0,7 megatonnellate all’anno. Per produrre 1 megatonnellata all’anno di idrogeno verde, la Nuova Zelanda dovrebbe triplicare la capacità installata di impianti di energia rinnovabile e costruire 10 gigawatt di elettrolizzatori. Lo stoccaggio a lungo termine dell’idrogeno è strategico per trasferire energia solare economica dall’estate all’inverno.
Tuttavia, grandi quantità di idrogeno dovranno essere conservate sottoterra, con serbatoi di gas naturale esauriti che offrono i siti più promettenti. La produzione di acciaio è un’altra applicazione urgente per decarbonizzare, sostituendo il carbone con elettricità rinnovabile e idrogeno. L’esportazione di idrogeno dalla Nuova Zelanda è complessa a causa delle difficoltà di trasporto, ma l’ammoniaca e l’e-metanolo offrono soluzioni promettenti. I costi dell’idrogeno devono essere ridotti, con elettrolizzatori scalabili e materiali abbondanti sulla Terra. Alternative emergenti come l’idrogeno ‘oro’ e ‘arancione’ potrebbero offrire nuove opportunità.
Sfide e opportunità nella produzione e stoccaggio dell’idrogeno verde
La produzione e lo stoccaggio dell’idrogeno verde presentano diverse sfide e opportunità. Attualmente, la produzione di idrogeno è quasi interamente basata su combustibili fossili, ma per decarbonizzare è necessario passare a forme senza emissioni. Le previsioni globali per l’idrogeno verde variano notevolmente, con una domanda che potrebbe raggiungere i 700 megatonnellate all’anno entro il 2050. Tuttavia, spostare la domanda attuale verso l’idrogeno verde comporta sfide significative. In Nuova Zelanda, la domanda totale di idrogeno verde potrebbe essere di circa 2,8 megatonnellate all’anno se tutte le applicazioni tecnicamente fattibili passassero all’idrogeno.
Fertilizzanti e metanolo sono considerati “inevitabili” per la decarbonizzazione, richiedendo circa 0,2 megatonnellate all’anno. La produzione di acciaio e lo stoccaggio energetico a lungo termine potrebbero aggiungere altre 0,7 megatonnellate all’anno. Per produrre 1 megatonnellata all’anno di idrogeno verde, la Nuova Zelanda dovrebbe triplicare la capacità installata di impianti di energia rinnovabile e costruire 10 gigawatt di elettrolizzatori. Lo stoccaggio a lungo termine dell’idrogeno è strategico per spostare l’energia solare economica dall’estate all’inverno. L’idrogeno può essere immagazzinato in strutture chimiche complesse, serbatoi di dimensioni BBQ e navi cisterna.
Ci sono diverse sfide da affrontare per trasferire l’idrogeno nello stoccaggio a tre o più chilometri di profondità e recuperarlo. Come molecola, l’idrogeno tende a fluire attraverso i materiali che potrebbero contenerlo, richiedendo materiali specializzati e costosi. Recenti scoperte di comunità microbiche nei campi di gas della Nuova Zelanda sollevano la possibilità che i gas rinnovabili diventino una fonte di cibo per i microbi. La produzione di acciaio è un’altra applicazione urgente per l’idrogeno, poiché rappresenta l’8% delle emissioni globali di gas serra. L’elettricità rinnovabile potrebbe fornire calore e idrogeno per sostituire il carbone.
Fertilizzanti e metanolo: applicazioni inevitabili dell’idrogeno verde
L’idrogeno verde è considerato essenziale per la decarbonizzazione di settori come i fertilizzanti e il metanolo. Questi due settori sono classificati come “inevitabili” nell’uso dell’idrogeno verde, poiché non esistono alternative praticabili per ridurre le emissioni di carbonio. La produzione di fertilizzanti richiede idrogeno per sintetizzare l’ammoniaca, un componente chiave. Il metanolo, utilizzato in vari processi industriali, necessita anch’esso di idrogeno verde per ridurre l’impatto ambientale. Entrambi i settori rappresentano una domanda significativa di idrogeno verde, stimata intorno a 0,2 milioni di tonnellate all’anno.
La transizione verso l’idrogeno verde richiede investimenti in infrastrutture e tecnologie avanzate. L’implementazione di elettrolizzatori su larga scala è fondamentale per soddisfare la domanda crescente. La produzione di idrogeno verde deve essere supportata da fonti rinnovabili per garantire un ciclo di vita a basse emissioni. La collaborazione tra governi e industria è essenziale per superare le sfide tecniche ed economiche. L’innovazione tecnologica può ridurre i costi di produzione dell’idrogeno verde.
Produzione di acciaio a idrogeno: un’alternativa sostenibile
La produzione di acciaio a idrogeno rappresenta un’alternativa sostenibile per ridurre le emissioni di gas serra. Attualmente, il carbone è utilizzato per rimuovere l’ossigeno dal minerale di ferro e fornire calore di combustione. L’elettricità rinnovabile potrebbe fornire calore e idrogeno per sostituire il carbone. Il processo di riduzione diretta del ferro a idrogeno (H2-DRI) è fattibile su larga scala, come dimostrato da Midrex, HYBRIT e POSCO. In collaborazione con la Victoria University di Wellington, un progetto sulla produzione di metalli a zero emissioni di carbonio ha rilevato che prezzi dell’elettricità inferiori a NZ$0.13/kWh sono necessari affinché la produzione di acciaio a idrogeno possa competere con il processo standard a base di carbone.
L’adozione di tecnologie a idrogeno potrebbe trasformare l’industria siderurgica, riducendo l’impatto ambientale e promuovendo un futuro più sostenibile. Tuttavia, la transizione richiede investimenti significativi in infrastrutture e ricerca per migliorare l’efficienza e ridurre i costi. La collaborazione tra industria, governo e istituzioni accademiche è essenziale per superare le sfide tecniche ed economiche. L’innovazione continua nel settore delle energie rinnovabili e delle tecnologie a idrogeno è cruciale per il successo di questa transizione. La produzione di acciaio a idrogeno non solo riduce le emissioni, ma può anche creare nuove opportunità economiche e posti di lavoro.
Esportazione di idrogeno: strategie e complessità per la Nuova Zelanda
L’esportazione di idrogeno dalla Nuova Zelanda presenta diverse sfide e strategie da considerare. L’idrogeno è un gas molto leggero che occupa molto spazio, rendendo il trasporto complesso. Tuttavia, può essere densificato per facilitarne la movimentazione. La liquefazione criogenica dell’idrogeno è una delle opzioni, ma richiede navi specializzate e comporta perdite significative a causa dell’evaporazione. L’ammoniaca, trasportata a temperature più elevate, è più pratica e subisce meno perdite.
Un’altra opzione è la conversione in metanolo elettronico, che offre modularità e facilità di trasporto. Alcuni ricercatori vedono il metano elettronico come più promettente, sfruttando infrastrutture esistenti. La Nuova Zelanda deve affrontare la sfida di soddisfare la domanda interna di idrogeno prima di considerare l’esportazione. Le infrastrutture per il trasporto di grandi quantità di idrogeno liquido non esistono ancora a livello globale. La roadmap provvisoria della Nuova Zelanda prevede esportazioni di circa 0,5 MT/y di idrogeno.
La complessità del trasporto di idrogeno richiede soluzioni innovative e investimenti significativi. La Nuova Zelanda deve bilanciare le ambizioni di esportazione con le esigenze interne di decarbonizzazione. La ricerca continua a esplorare metodi più efficienti e sostenibili per l’esportazione di idrogeno. La collaborazione internazionale potrebbe facilitare lo sviluppo di infrastrutture necessarie per l’esportazione. La Nuova Zelanda ha il potenziale per diventare un leader nell’esportazione di idrogeno verde.
Costi e innovazioni nella produzione di idrogeno verde
La produzione di idrogeno verde presenta sfide significative in termini di costi e innovazioni necessarie per renderlo competitivo. Gli elettrolizzatori, che sono fondamentali per ottenere idrogeno dall’acqua, possono essere ampliati per ridurre i costi, ma ciò comporta un aumento delle spese per le attrezzature. Inoltre, questi dispositivi si basano su materiali costosi e rari come il platino e l’iridio, il che rappresenta un ulteriore ostacolo economico. La ricerca si concentra sullo sviluppo di elettrolizzatori a basso costo utilizzando materiali abbondanti sulla Terra. Altre alternative per l’idrogeno a emissioni zero stanno emergendo, come l’idrogeno “oro” e “arancione”, che sfruttano accumuli naturali o l’arricchimento dell’olivina.
Il successo dell’idrogeno dipenderà dalla sua competitività rispetto ad altre soluzioni, principalmente l’elettrificazione e i biocarburanti. Per le applicazioni senza alternative facili, l’idrogeno a emissioni zero rappresenta un’opzione diretta. La Nuova Zelanda deve affrontare la sfida di soddisfare la domanda interna di idrogeno, mentre le ambizioni di esportazione aggiungono un ulteriore livello di complessità. L’idrogeno è difficile da trasportare a causa della sua natura di gas leggero, ma può essere densificato. La ricerca precedente ha esplorato la fattibilità delle esportazioni di idrogeno dalla Nuova Zelanda, esaminando la liquefazione criogenica, la conversione in ammoniaca e l’idrogenazione del toluene.