Idrogeno verde

L’idrogeno, in particolare quello verde, prodotto da fonti energetiche rinnovabili, sta assumendo un ruolo chiave nella strategia di decarbonizzazione energetica e industriale dell’Unione europea: la sua diffusione su larga scala è vista come fondamentale a livello europeo e nazionale per raggiungere gli obiettivi di contrasto alla crisi climatica nel percorso di riduzione delle emissioni di gas serra verso la neutralità climatica entro il 2050 così come definito dal Green Deal Europeo.

Nella Strategia europea sull’Idrogeno, la Commissione individua come prioritario lo sviluppo dell'idrogeno rinnovabile, prodotto usando principalmente energia eolica e solare, e stabilisce al 2030 l’obiettivo di installare almeno 40 GW di elettrolizzatori per l'idrogeno rinnovabile e produrre fino a 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile. Dal 2030 al 2050, l’idrogeno verde dovrebbe raggiungere la maturità commerciale e trovare applicazione su larga scala, anche nei settori più difficili da decarbonizzare, avendo un ruolo nel bilanciare un sistema elettrico basato sulle rinnovabili.

Il vettore idrogeno verde è parte di un insieme di soluzioni tra loro complementari quali il miglioramento delle prestazioni energetiche nei diversi settori, l’aumento e l’integrazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, e l’elettrificazione dei consumi finali.

È però da considerare che, dal punto di vista energetico, la trasformazione di energia elettrica in idrogeno (attraverso elettrolizzatori) e la successiva conversione in energia elettrica (attraverso celle a combustibile) si traducono allo stato attuale di maturità tecnologica in una bassa efficienza energetica complessiva.

Tuttavia, questo aspetto può essere compensato dall’assenza di alternative per l’accumulo energetico in particolari condizioni, ad esempio l’overgeneration, o laddove vi sia la necessità di avere un accumulo a più alta densità energetica per alcuni settori non altrimenti decarbonizzabili quali il trasporto pesante, navale, ecc. Inoltre, in una fase di transizione, è possibile utilizzare l’idrogeno verde, a determinate percentuali, in miscela con il gas naturale nelle infrastrutture esistenti.

I principali settori in cui l’idrogeno verde trova applicazione sono:

• la mobilità pesante (autobus a lunga percorrenza, treni, navi, logistica industriale);
• industrie ad alto consumo di energia termica e per cui l’elettrificazione non è al momento sostenibile, quali quelle del settore ceramico, i cementifici, le cartiere, le acciaierie;
• industria chimica che utilizza l’idrogeno come materia prima (e.g. produzione di ammoniaca e fertilizzanti).

L’idrogeno verde nel PNRR

Allo sviluppo di tecnologie di produzione e alla generazione della domanda di idrogeno sono dedicate misure specifiche del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza. Nella componente 2 “Energia rinnovabile, idrogeno, reti e mobilità sostenibile” sono previsti € 23,78 mld PNRR e € 1,40 mld dal Piano Complementare per investimenti che riguardano:

• la realizzazione in Italia di un grande impianto industriale per la produzione di elettrolizzatori (€ 450 mln), per raggiungere circa 1 GW di capacità di elettrolisi entro il 2026;
• la creazione di 10 hydrogen valleys (€ 500 mln) per promuovere a livello locale la produzione e l’uso di idrogeno nell’industria e nei trasporti;
• la sperimentazione dell’idrogeno per il trasporto ferroviario (€ 300 mln) con 50 nuovi treni e 100 carrozze a propulsione elettrica e a idrogeno;
• la sperimentazione dell’idrogeno per il trasporto stradale (€ 230 mln), con la realizzazione di 40 stazioni di rifornimento;
• l’utilizzo dell’idrogeno in settori hard-to-abate (€ 2.000 mln);
• ricerca e sviluppo sull’idrogeno (€ 160 mln) per migliorare la conoscenza delle tecnologie in tutte le fasi (produzione, stoccaggio e distribuzione), con l’obiettivo di abbattere progressivamente i costi e ad aumentare la competitività.

Oltre agli investimenti, nell’ambito del PNRR sono state introdotte riforme specifiche per lo sviluppo del mercato dell’idrogeno supportando l’integrazione e gestione della tecnologia nel sistema energetico, e stimolando la produzione ed il consumo di idrogeno nel settore dei trasporti attraverso incentivi fiscali.
Inoltre è prevista la riduzione degli ostacoli amministrativi alla diffusione dell’idrogeno attraverso l’emissione di norme tecniche di sicurezza, semplificazioni amministrative per realizzare piccoli impianti di produzione di idrogeno verde, regole per la partecipazione degli impianti di produzione di idrogeno ai servizi di rete, l’introduzione di un sistema di garanzie di origine per l'idrogeno rinnovabile per indicare un prezzo ai consumatori, misure per consentire la realizzazione di stazioni di rifornimento di idrogeno lungo i principali snodi di strade, autostrade e porti.

L’idrogeno verde in Emilia-Romagna

Un recente approfondimento di ART-ER, in collaborazione con Nomisma e Clust-ER Greentech ha stimato l’evoluzione della domanda di idrogeno verde in Emilia-Romagna nei prossimi decenni sulla base degli scenari definiti a livello internazionale e nazionale, incrociati con l’evoluzione delle relative tecnologie

Lo studio considera due scenari: uno scenario base senza interventi a sostegno del settore, e uno ambizioso in cui sono previsti forti investimenti per lo sviluppo di nuovi prodotti e coordinamento tra regolatori e imprese. In entrambi gli scenari, al 2030 l’incidenza dell’idrogeno sui consumi energetici regionali finali è piuttosto ridotta (2% e 4% rispettivamente nello scenario base e ambizioso). Nello scenario base, l’idrogeno arriva a coprire l’8,5% dei consumi finali solo nel 2050, mentre in quello ambizioso, già al 2040 l’incidenza dell’idrogeno sui consumi finali è dell’9,5%, per raggiungere il 31% nel 2050.

La Tabella mostra la potenza fotovoltaica e relativa superficie necessaria per produrre l’idrogeno verde a soddisfare la domanda prevista negli scenari base e ambizioso.

_{Tabella - Stima della potenza fotovoltaica e relativa superficie necessaria a produrre l’idrogeno verde per soddisfare la domanda negli scenari base e ambizioso al 2030 e 2040. Fonte: ART-ER, 2022}  

L'idrogeno verde nella Strategia di Specializzazione Intelligente dell’Emilia-Romagna

L’idrogeno verde, compreso nel tema energia pulita, sicura e accessibile, è uno degli ambiti di innovazione individuati dalla Strategia di Specializzazione Intelligente dell’Emilia-Romagna che orienta la programmazione dei Fondi Strutturali Regionali.

L’ecosistema regionale dell’innovazione ha sviluppato forti competenze sulla produzione e l’utilizzo di idrogeno in termini di ricerca e sviluppo tra le università e i centri di ricerca, i laboratori della Rete Alta Tecnologia, tra le imprese dei Clust-ER, in particolare Greentech.

In regione sono state già avviate diverse sperimentazioni di utilizzo dell’idrogeno in miscela con il gas naturale, a partire dalla mobilità (Progetto LIFE Mhybus, Progetto ECO2, Caldaia ad Idrogeno Istituto Meucci di Carpi).

Data la natura particolarmente energivora del sistema produttivo regionale, l’obiettivo strategico che si pone la Regione Emilia-Romagna è quello, da una parte di costruire una filiera di ricerca avanzata sull’idrogeno verde, anche in relazione ad altri centri nazionali ed europei, e dall’altra di promuovere azione concrete per diffondere l’utilizzo dell’idrogeno verde nelle industrie e nella mobilità candidando così l’Emilia-Romagna tra le “Hydrogen Valley” italiane.

In particolare la Regione ha sottoscritto un protocollo di intesa con SNAM per la promozione della transizione energetica su tutto il territorio dell’Emilia-Romagna puntando su idrogeno, biometano, mobilità sostenibile ed efficienza energetica.

A livello internazionale la Regione insieme ad ART-ER partecipa alle pilot Idrogeno e ADMA di Vanguard per la costruzione di filiere internazionali, alleanze strategiche e progetti di innovazione tecnologica per tutta la manifattura legata all’idrogeno prodotto sia on-shore che off-shore (da rinnovabili marine).

Per approfondire

• Rapporto "Scenari e prospettive dell’idrogeno verde in Emilia-Romagna"
• Linee guida tecniche per la conversione di autobus per il trasporto pubblico da metano ad idrometano, progetto LIFE+ Mhybus  (1.17 MB)
• Roadmap dell’idrometano, progetto LIFE+ Mhybus (1.02 MB)
• Progetto H2Global - ClustER Greentech H2global | European Green Hydrogen Cluster Alliance For Internalisation
• Progetto ECO2