Nel percorso verso la decarbonizzazione l’idrogeno come vettore energetico ricoprirà un ruolo chiave per la crescita economica e lo sviluppo competitivo europeo. Uno studio nato dalla collaborazione tra Confindustria ed Enea e reso pubblico nei giorni scorsi ha analizzato la filiera italiana e il potenziale di penetrazione e diffusione dell’utilizzo dell’idrogeno in Italia
Esattamente un anno fa, il 22 gennaio 2021, Enea e Confindustria hanno siglato un Protocollo di Intesa volto a valorizzare la leadership tecnologica dell’industria italiana nel settore idrogeno. Nei giorni scorsi è stato divulgato uno studio nato da questa collaborazione che conferma quanto espresso nelle agende strategiche “An EU Strategy for Energy System Integration” e “A Hydrogen Strategy for a Climate-Neutral Europe” a livello europeo e nella Strategia Nazionale Idrogeno - Linee Guida Preliminari in Italia che fissa gli obiettivi di breve, medio e lungo periodo per favorire sviluppo, evoluzione e stabilità in ambito tecnologico, normativo, regolatorio ed economico-finanziario e prevede una penetrazione dell’idrogeno nel consumo energetico finale di circa il 2% entro il 2030 con un incremento fino al 20% al 2050.
Un percorso di incontri e confronti tra ricerca e industria
La collaborazione tra ricerca e industria, nata dal lavoro congiunto di Confindustria ed Enea da cui è nato lo studio in oggetto, mira a individuare soluzioni innovative e scenari operativi possibili per sostenere azioni e iniziative per ridurre i costi di approvvigionamento energetico del sistema industriale.
Lo studio indaga sul potenziale di penetrazione e diffusione dell’utilizzo dell’idrogeno in Italia nei vari settori industriali e propone una mappatura dei potenziali Off-Takers (consumatori) industriali individuando tra i principali parametri che differenziano i vari settori l’entità dei potenziali consumi annui di idrogeno e il grado di preparazione tecnologica/commerciale.
Molti segmenti industriali (come raffineria, chimica, petrolchimica, metalli non ferrosi e siderurgia) usano già da tempo l’idrogeno e sono quindi più preparati all’impiego nei processi produttivi. Altri sono già adattabili da un punto di vista pre-commerciale (come il settore termico e delle caldaie residenziali), altri ancora invece hanno la necessità di uno sviluppo tecnologico che consentirebbe di sfruttare al meglio l’alto potenziale di utilizzo dell’idrogeno (come cemento, carta, vetro, ceramica, mobilità e logistica).
La valutazione della fattibilità tecnica dell’utilizzo dell’idrogeno in differenti settori di utilizzo industriale e la mappatura dei potenziali Off-Takers si è sviluppata mediante il coinvolgimento dei principali stakeholder appartenenti alla catena del valore dell’idrogeno, in un percorso di incontri e confronti coordinato da Confindustria e ANIMA.
Gli scenari di applicazione possibili emersi sono svariati: alcuni considerano l’utilizzo dell’idrogeno in miscela con gas naturale in concentrazioni variabili fino al 20 % in volume. Altri scenari e applicazioni prevedono il suo utilizzo fino al 50 %.
Principali ostacoli alla creazione di una filiera dell’idrogeno
L’indagine condotta da Enea e Confindustria ha preso in considerazione alcuni fattori come
- Le potenzialità in termini quantitativi di sostituzione (parziale o totale) del gas naturale con l’idrogeno nei processi industriali come sostitutivo del combustibile per fornire calore di processo nei settori Hard To Abate dove l’elettrificazione diretta non è possibile e nel settore residenziale. Potenzialità intese come impatto sulla decarbonizzazione dei singoli settori, anche attraverso la stima del quantitativo di CO2 non emessa, evidenziando, dove presenti, le criticità tecnologiche legate all’uso dell’idrogeno. Secondo uno studio Boston Consulting Group (BCG) i settori Hard to Abate (HtA) ricadenti nel contesto analizzato (chimica, siderurgia, cemento, carta, ceramica, vetro e fonderie) hanno un ruolo fondamentale nel tessuto industriale italiano rappresentando un anello fondamentale della filiera italiana che vede coinvolti altri i settori da rapporti di fornitura.
- Le potenzialità dell’utilizzo dell’idrogeno nel settore mobilità.
La mancanza di uniformità legislativa, oltre che di standard di riferimento, di incentivi economici, ma anche di sistemi di distribuzione adeguati sono alcune delle criticità che lo studio evidenzia in vari settori.
Un altro ostacolo non da poco è rappresentato dalla poca competitività attuale della filiera dell’idrogeno sia in termini di costi di investimento, come quello necessario per il cambio delle tecnologie impiegate, sia in termini di costi variabili incrementali per l’acquisto dell’idrogeno rispetto al costo del fuel sostituito, al netto dei costi specifici di abbattimento per tonnellata di CO2. Per un’analisi dettagliata dei costi di investimento per l’adeguamento tecnologico da parte dell’utilizzatore finale consigliamo la lettura del Report Hy4Heat Conversion of Industrial Heating Equipment to Hydrogen (2019) realizzato dalla Cardiff University e Hy4Heat.
Per quanto riguarda il settore specifico dei produttori di valvole, raccordi e giunti lo studio ha evidenziato un notevole interesse potenziale verso l’utilizzo dell’idrogeno come combustibile, considerato il fatto che i sistemi e dispositivi prodotti sono coinvolti trasversalmente in tutti i settori produttivi, sia quelli tradizionali dell’Oil&Gas, sia nel comparto civile.
In questo campo le principali barriere individuate per l’utilizzo di idrogeno sono:
- Assenza di test ed esperienze in campo a breve e lungo periodo, in alcuni impieghi lungo la catena del valore in particolare, con l’obiettivo di preservare la sicurezza dei sistemi.
- Assenza di un quadro normativo di riferimento correlato a protocolli di collaudo.
- Assenza di limiti definiti per l’utilizzo di idrogeno nel gas naturale.
A tal proposito suggeriamo la lettura del nostro articolo sui vantaggi dei collaudi per alta pressione e la pagina dedicata alle unità per collaudo Interfluid.
Verso una strategia nazionale per la decarbonizzazione del settore energetico
Lo studio di Confindustria ed Enea prosegue evidenziando, per ogni settore di destinazione (siderurgia, raffinazione, vetro, ceramica, chimica, carta, metalli non ferrosi, fonderie, alimentare, cemento e riscaldamento civile) un prospetto che analizza gli aspetti economici, i consumi di gas naturale, e l’impatto e maturità del settore prendendo in esame parametri quali idrogeno necessario in funzione del blending, potenza complessiva degli elettrolizzatori e quantità di CO2 evitata.
Per poter rendere l’idrogeno parte integrante di una strategia nazionale verso la decarbonizzazione del settore energetico, sono necessarie alcune azioni abilitanti indagate nello studio evidenziando gli aspetti tecnologici, normativi e, in particolare, economici, con livelli di criticità diversi a seconda del settore considerato. I dati raccolti hanno permesso di individuare i principali settori di applicazione del vettore idrogeno, quantificare gli interventi e identificare le azioni da implementare.
I settori con potenziali maggiori consumi di idrogeno sono risultati quello della carta, della siderurgia, della chimica, della ceramica, del cemento e del vetro.
Ad oggi il consumo di idrogeno in Italia è quasi interamente limitato al settore della chimica, della petrolchimica e della raffinazione con una prevalenza di idrogeno grigio prodotto in grandi impianti di steam reforming del gas naturale per alimentare direttamente i processi. L’evoluzione ipotizzata per il futuro di questi settori è verso processi di produzione di idrogeno più sostenibili come l’implementazione dell’elettrolisi (idrogeno verde) o del reforming con cattura e sequestro della CO2 (idrogeno blu).
Rimane tuttora irrisolta la questione di come potrà essere soddisfatta la domanda in termini di produzione nella quantità necessaria e di continuità di servizio investendo in trasporto, accumulo, e distribuzione sul territorio.
Sulla base delle informazioni raccolte durante gli incontri è stata infine ipotizzata la costruzione delle potenziali filiere che potrebbero essere implementate nel contesto dell’industria nazionale e la cui costituzione nelle cosiddette Hydrogen Valleys permetterebbe di individuare le tecnologie, le linee guida e le buone pratiche, nonché i processi autorizzativi necessari per integrare consumo e produzione dell’idrogeno.
