La filiera dell'idrogeno rappresenta una complessa sequenza di processi industriali ed ingegneristici fondamentali per la produzione, il trasporto e l'utilizzo efficiente di questo versatile elemento energetico.
La sua produzione, gestione e utilizzo rappresentano sfide significative che richiedono un approccio industriale ed ingegneristico integrato. All’interno di questa filiera, emergono tre fasi fondamentali.
Alla base della filiera: la produzione di Idrogeno
All’interno della filiera è fondamentale che la produzione dell’idrogeno avvenga nel modo più sostenibile ma allo stesso tempo efficiente, un’esigenza da cui sono scaturiti diversi modi per ricavarlo:
- L’elettrolisi è una delle metodologie più promettenti, soprattutto se l’energia elettrica impiegata deriva da fonti sostenibili: in questo processo l'acqua viene scomposta nei suoi componenti fondamentali, idrogeno e ossigeno, attraverso l'applicazione di corrente elettrica all'interno di un elettrolizzatore, un dispositivo progettato per facilitare questa reazione elettrochimica. L'idrogeno prodotto tramite elettrolisi di ultima generazione è altamente puro e può trovare un’ampia gamma di applicazioni, dall'alimentazione di veicoli a celle a combustibile all'industria chimica.
- Un altro metodo molto diffuso è il reforming di metano o biogas: si tratta di un processo che prevede una reazione chimica tra metano (o biogas contenente metano) e il vapore acqueo ad alte temperature. Questo procedimento è molto efficiente ed economicamente vantaggioso nonostante non produca solo idrogeno, ma anche biossido di carbonio, che negli impianti più moderni viene catturato e immagazzinato durante la reazione mediante un processo chiamato "sequestro di Co2", impedendone il rilascio nell'atmosfera e contribuendo così a mitigare l'impatto ambientale dell'intero processo.
- E’ possibile ricavare idrogeno anche da materiali organici, sfruttando la decomposizione termica indotta da un processo di pirolisi. Si tratta di una soluzione interessante perché combinabile con lo smaltimento di rifiuti organici e perché genera come sottoprodotto il biochar, un materiale ricco di carbonio che si presta a diversi impieghi alternativi, come ad esempio nella filtrazione e nella bonifica dell'acqua, nell'edilizia come isolante, in agricoltura come ammendante del suolo.
La scelta del metodo più appropriato dipende da diversi fattori, tra cui disponibilità delle materie prime, efficienza energetica e impatto ambientale.
La gestione dell’idrogeno: piping, controllo e sicurezza dell'impianto
Dopo la produzione, l'idrogeno deve essere compresso ad alta pressione per agevolarne il trasporto e la distribuzione fino all'impianto di stoccaggio o utilizzo. Questa fase riveste un'importanza cruciale nell'intera filiera e richiede impianti di compressione all'avanguardia che possano gestire l'idrogeno in modo sicuro ed efficiente.
Tuttavia, attualmente, il trasporto dell'idrogeno avviene principalmente su gomma, sfruttando camion specializzati e cisterne adatte al trasporto del gas compresso. Per quanto efficace questo sistema presenta dei limiti, tra cui spiccano la capacità limitata di stoccaggio e la necessità di pianificare itinerari ad hoc.
Non a caso infatti il mercato sta esprimendo con sempre maggiore insistenza la necessità di sviluppare una rete di trasporto via tubo per l'idrogeno, simile a quella già esistente per altri gas. Questa infrastruttura consentirebbe il trasporto su lunghe distanze in modo più efficiente ed economico, contribuendo a promuovere ulteriormente l'uso dell'idrogeno come vettore energetico sostenibile.
La progettazione e l'implementazione di un sistema di tubazioni efficace rappresentano una sfida: la corretta gestione dell'idrogeno richiede infatti un sistema di piping avanzato e robusto che consenta il trasporto sicuro e efficiente del gas, oltre che controlli precisi che verifichino la regolazione accurata del flusso di idrogeno e garantiscano la sicurezza dell'impianto, anche attraverso misure preventive e di emergenza per gestire eventuali situazioni critiche.
E' proprio per rispondere a questa esigenza che diversi operatori del settore, dai fornitori di componentistica ai system integrator specializzati, stanno lavorando già da tempo allo sviluppo di soluzioni per una gestione sicura ed efficiente dell'idrogeno lungo il suo percorso, effettuando test e simulando le effettive condizioni di lavoro degli impianti.
Lo stoccaggio dell’idrogeno e il suo utilizzo
Una volta prodotto e gestito, l'idrogeno può essere destinato allo stoccaggio per un successivo utilizzo o impiegato direttamente come fonte di energia pulita in diversi settori. In entrambi i casi è fondamentale disporre di tecnologie avanzate e specifiche per garantire la sua conservazione ottimale (nel caso dello stoccaggio), la su disponibilità ed un suo utilizzo ottimizzato.
Lo stoccaggio dell’idrogeno può avvenire in diversi modi, da serbatoi capaci di resistere ad alte pressioni in cui comprimerlo in forma gassosa a sofisticati impianti di raffreddamento che permettono di conservarlo allo stato liquido, passando per materiali assorbenti in grado di liberarlo quando richiesto.
Si tratta di sistemi che richiedono tecnologie avanzate e specifiche per massimizzare i benefici ambientali ed economici derivanti da questa risorsa e per garantire la conservazione ottimale dell'idrogeno, evitando fughe e garantendo la disponibilità del gas quando necessario ed un suo efficiente utilizzo.
Il ruolo dei tecnici all’interno della filiera dell’idrogeno
Tutti questi elementi, se presi correttamente in considerazione, delineano un quadro che richiede non solo l’impiego di strumenti e componenti studiati appositamente, ma anche e soprattutto elevata specializzazione e competenze specifiche, reperibili solamente affidandosi a partner altamente specializzati e in possesso del know-how necessario per la progettazione, lo sviluppo e la gestione di impianti sicuri ed efficienti.
È in questa fase critica della filiera che si posiziona Interfluid, che in qualità di System Integrator specializzato può fornire soluzioni di progettazione e componenti di alta qualità per il piping, il controllo e la sicurezza del sistema, oltre che svolgere il ruolo di intermediario tra i diversi fornitori coinvolti in un progetto, assicurando una sinergia efficiente e coordinata e contribuendo attivamente all'integrità e all'efficienza dell'impianto.
