Molti paesi non producono abbastanza energia rinnovabile per alimentare la produzione di idrogeno verde.
L’idrogeno verde può essere prodotto a zero emissioni. Ma l’idrogeno verde a zero emissioni si basa sull’uso di energia rinnovabile. Molti paesi non producono abbastanza energia rinnovabile per alimentare la produzione di idrogeno verde.
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La scelta del colore dell’idrogeno
Man mano che i colori dell’arcobaleno dell’idrogeno iniziano a confondersi, scegliere tra verde e blu non sarà semplice. Tuttavia, l’idrogeno verde sembra essere il vincitore. Prodotto dall’acqua utilizzando elettrolizzatori alimentati da fonti rinnovabili, l’idrogeno verde offre il potenziale per un idrogeno a emissioni zero. Oggi è costoso, ma l’innovazione e l’espansione dovrebbero renderlo una fonte energetica competitiva entro l’inizio degli anni ’30.
L'idrogeno nero, marrone e grigio viene prodotto dalla scomposizione del carbone o del gas naturale tramite processi alimentati dal calore. I sottoprodotti di CO2 e CO vengono solitamente rilasciati direttamente nell'atmosfera come emissioni di gas serra.
L'industria ha cercato il cosiddetto idrogeno blu e turchese come un modo per continuare a utilizzare il gas naturale come materia prima producendo meno anidride carbonica.
L'idrogeno blu viene prodotto in un processo simile all'idrogeno grigio con l'aggiunta di catturare e immagazzinare i sottoprodotti di anidride carbonica
La percezione comune è che il verde dominerà la futura mappa dei colori della fornitura di idrogeno, spazzando via i costi e l’intensità del carbonio.
Perché comprendere l’intensità del carbonio nell’intera catena di produzione dell’idrogeno
Etichettare l’idrogeno in base al colore è un modo popolare per differenziarne il processo di produzione. L’“arcobaleno” dell’idrogeno comprende l’idrogeno marrone, prodotto utilizzando carbone, e l’idrogeno grigio, prodotto dal gas naturale. L’idrogeno blu è idrogeno grigio o marrone prodotto utilizzando la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) per ridurre le emissioni di anidride carbonica, mentre l’idrogeno verde, prodotto dall’acqua attraverso l’elettrolisi alimentata da energia rinnovabile, offre il potenziale per emissioni prossime allo zero.
Man mano che lo slancio cresce attorno all’idrogeno a basse emissioni di carbonio, l’industria è costretta a guardare oltre le etichette colorate. Il futuro dell’idrogeno a basse emissioni di carbonio dipende dalla messa in atto da parte dei governi di regolamenti, sussidi e altri incentivi sempre più legati all’intensità di carbonio – piuttosto che al colore – dell’idrogeno prodotto.
Calcolare l’intensità del carbonio dell’idrogeno è complesso. Per l’idrogeno verde (elettrolitico), le emissioni possono variare da quasi zero a livelli superiori a quelli dell’idrogeno marrone. L’idrogeno verde è, in linea di principio, prodotto utilizzando energia rinnovabile al 100%. In pratica, tuttavia, ciò che viene definito “verde” può essere prodotto anche utilizzando l'energia proveniente da una rete che fa grande affidamento sui combustibili fossili.
Inoltre , l’intensità di carbonio dell’idrogeno non è limitata alla sua produzione. Con oltre il 40% della capacità dei progetti annunciati destinati alle esportazioni, è importante comprendere le emissioni dell'intero ciclo di vita , compresi la lavorazione e il trasporto .
Il mercato globale dell’idrogeno
Il mercato globale dell’idrogeno oggi è di circa 90 milioni di tonnellate all’anno (Mtpa), quasi tutto idrogeno grigio o marrone ad alta intensità di carbonio. Nelle previsioni di base, prevediamo si pensa che la produzione triplicherà fino a 270 Mtpa entro il 2050, di cui 200 Mtpa di idrogeno verde e blu a basse emissioni di carbonio.
Emissione di CO2 e produzione di H2. Ipotesi: i valori si riferiscono al 2023. La fascia bassa blu (0,5 kgCO2e/kgH2) rappresenta la risorsa blu media in Norvegia con una cattura di CO2 del 95% . La fascia alta rappresenta la risorsa blu media nel Nord Dakota ( USA ) con una cattura di CO2 del 60% . Il blu include le emissioni fuggitive di metano , che variano in base alla risorsa. Per il verde , la fascia bassa presuppone un elettrolizzatore alimentato al 100% da fonti rinnovabili e la fascia alta presuppone un elettrolizzatore collegato alla rete in India . (Fonte https://www.woodmac.com/)
Nel caso dell’idrogeno blu, le emissioni possono provenire dalla produzione, dal trasporto, dal reforming e dall’uso energetico del gas naturale a monte. La maggior parte delle emissioni di anidride carbonica vengono prodotte nel reformer, che separa l’idrogeno dagli idrocarburi. In linea di principio, quasi tutte queste emissioni possono essere catturate e immagazzinate. Tuttavia, catturare più del 60% dell’anidride carbonica dalla produzione di idrogeno è costoso
Quanto è verde l'idrogeno verde?
Per quanto riguarda l’idrogeno verde, quasi tutte le emissioni sono attribuibili all’elettricità utilizzata dall’elettrolizzatore. In linea di principio, l’idrogeno dovrebbe essere definito verde solo se utilizza il 100% di energia rinnovabile. Tuttavia, a causa della variabilità delle energie rinnovabili come l’eolico e il solare, molti progetti sull’idrogeno elettrolitico in tutto il mondo stanno pianificando la connessione alla rete per massimizzare l’utilizzo degli elettrolizzatori e ridurre i costi unitari dell’idrogeno.
Si stima che le emissioni dell'idrogeno elettrolitico prodotto oggi con il 100% della potenza di rete potrebbero raggiungere i 50 kgCO2 e/kgH2 – peggiori dell'idrogeno bruno nel nostro studio – se l'elettrolizzatore è collegato a una rete dominata dai combustibili fossili.
L’ammoniaca come vettore
La maggior parte degli sviluppatori di progetti di esportazione di idrogeno mirano a utilizzare l’ammoniaca come vettore. L’idrogeno verrebbe convertito in ammoniaca, spedito in un porto vicino al consumatore finale e poi riconvertito in idrogeno. Sebbene l’ammoniaca sia il vettore più promettente dal punto di vista dei costi e della disponibilità tecnologica, le sue emissioni totali nella catena del valore (sintesi, trasporto e cracking dell’ammoniaca) sono significative e potrebbero aggiungere 1-4,5 kgCO2e/kgH2 al prodotto finale.
L'ammoniaca viene sintetizzata tramite il processo Haber-Bosch ad alta intensità energetica e trasportata in navi che oggi funzionano quasi esclusivamente con olio combustibile bunker. Le emissioni di ammoniaca durante le spedizioni varieranno a seconda delle dimensioni del vettore (25.000–65.000 m3) e della distanza percorsa.
Alcuni settori, come quello energetico, possono utilizzare direttamente l’ammoniaca, ma altri dovranno scomporla nuovamente in idrogeno. Il cracking dell'ammoniaca richiede una fonte di energia e, tipicamente, un flusso di ammoniaca non crackizzata viene bruciato per fornire il calore necessario per la reazione. Esistono alternative, ma in ogni caso sarà necessaria una certa energia nel processo, generando potenzialmente ulteriori emissioni.
Le emissioni derivanti dal trasporto e dalla lavorazione possono fare una differenza fondamentale nel determinare se le fonti di idrogeno possono soddisfare i requisiti normativi .
L’idrogeno verde prodotto utilizzando energia rinnovabile al 100% e convertito in ammoniaca verde avrebbe un’intensità di emissioni inferiore alla soglia UE, anche se spedito dall’Australia. Ma se l’idrogeno importato venisse prodotto utilizzando anche una piccola quantità di energia elettrica, potrebbe avere difficoltà a rimanere al di sotto dei limiti di soglia dell’UE.
Determinare i colori dell’idrogeno non è facile
L'etichettatura in base al colore ha contribuito a definire i vari processi di produzione dell'idrogeno, ma non racconta tutta la storia. L’intensità del carbonio dell’idrogeno varia in base al progetto e al luogo – non semplicemente in base al colore – e può anche cambiare nel tempo.
World economic forum, Why zero-emission green hydrogen production is so challenging
wood mackanzie, Over the rainbow. Why understanding full value-chain carbon intensity is trumping the colour of hydrogen
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