Elettrolizzatore idrogeno e transizione energetica 

L’elettrolizzatore per la produzione di idrogeno è un impianto che permette di produrre idrogeno tramite l’elettrolisi dell’acqua. A livello industriale, la produzione di H2 e l’elettrolisi sono processi rodati, tuttavia questa tecnica è oggi centrale nel contesto della decarbonizzazione e in grado di giocare un ruolo chiave nello sviluppo delle energie rinnovabili. […] 

Ad oggi l’idrogeno è impiegato soprattutto nel settore petrolchimico della raffinazione e nella produzione di fertilizzanti. Questi processi di produzione generano emissioni di CO2. […] 

L’«idrogeno verde» ottenuto da elettrolizzatori alimentati con energia elettrica rinnovabile costituisce al momento solo lo 0,1% della produzione. 

Tuttavia, lo stimolo delle istituzioni verso una società più sostenibile è una realtà, e l’idrogeno verde è attualmente al centro delle politiche europee per la decarbonizzazione. In Europa, l’obiettivo del Green New Deal è azzerare le emissioni nette di gas serra al 2050, con un passaggio intermedio al 2030 che ne prevede la riduzione del 55% rispetto ai valori del 1990. 

Per raggiungere questi importanti target è necessario rivedere l’impiego dei combustibili, diffondendo maggiormente l’uso di idrogeno verde e, di conseguenza, la tecnologia dell’elettrolizzatore. […] 

Il processo elettrochimico alla base dell’elettrolizzatore è l’elettrolisi dell’acqua. Sottoponendo le molecole di acqua (H2O) a una tensione superiore di circa 1,48 V all’interno di una cella elettrolitica, queste si scindono in ossigeno e idrogeno. […] 

Al di là delle diverse tecnologie, un vantaggio generale della produzione di idrogeno tramite elettrolizzatore è la sua scalabilità, perché dà la possibilità di cominciare con piccole taglie per poi arrivare a volumi sempre più importanti. Inoltre, per i motivi già accennati, è candidato a diventare un protagonista nella produzione di idrogeno verde e nella decarbonizzazione dell’industria e della società. […] 

Uno dei criteri stabiliti dalla Commissione Europea per definire il concetto di «idrogeno pulito» è il principio di addizionalità secondo cui l’energia elettrica pulita impiegata per produrre idrogeno deve provenire da impianti FER nuovi. Da una parte l’idrogeno diventa quindi fondamentale per sviluppare energie rinnovabili; dall’altra, l’uso di energia rinnovabile certifica la natura rinnovabile dell’idrogeno verde. 

L’elettrolizzatore per produrre idrogeno rappresenta quindi una tecnologia fondamentale per raggiungere entro il 2050 gli obiettivi di decarbonizzazione dell’economia e la neutralità climatica. La combinazione con le energie rinnovabili permette agli elettrolizzatori di fornire idrogeno rinnovabile non solo a molti settori industriali, ma anche per altre applicazioni da decarbonizzare come la mobilità (dai mezzi pesanti a idrogeno all’aereo a idrogeno). 

Attualmente la produzione di idrogeno, come citato sopra, è in gran parte impattante sull’ecosistema e molto costosa, tanto da scoraggiarne l’utilizzo diffuso. Tuttavia sono in corso vari studi, e altri arriveranno, per ottimizzare il processo di elettrolisi per produrre idrogeno in modalità più efficiente e meno costosa per consentirne un largo impiego sia a livello industriale che diffuso. Ci vorrà ancora qualche anno. 

Un’applicazione pratica prevedibile per i consumatori sarà quella dei veicoli a fuel cell o celle a 

combustibile a idrogeno. Veicoli con motore elettrico, con batterie più piccole per gestire il recupero di energia in frenata e gli ausiliari di bordo (un po’ come per le ibride attuali). Ma non faranno il pieno di energia alle colonnine elettriche attuali bensì a distributori di gas idrogeno (un po’ come i distributori di gas metano per auto). 

La fuel cell è una cella elettrochimica che permette di generare energia elettrica attraverso la reazione chimica tra idrogeno e ossigeno per formare acqua, dove l’ossigeno viene fornito dall’aria aspirata dall’ambiente. […] 

Però, questa avviene senza avere una conversione in energia termica come succede nei tradizionali motori a combustione. 

In generale la tecnologia fuel cell consente di ovviare a tutti i problemi legati ai veicoli elettrici che utilizzano batterie o ai motori a combustione interna. Infatti permettono: 

di garantire un’elevata autonomia, paragonabile a quella dei mezzi a combustione interna 

di ridurre drasticamente i tempi di ricarica rispetto ai veicoli elettrici con batterie al litio, arrivando a poter fareun pieno di idrogeno in pochi minuti 

di abbattere l’emissione di inquinanti perché l’idrogeno è l’unico combustibile che, in qualsiasi modo venga utilizzato, non ha nessuna emissione di inquinante. 

Le celle a combustibile a idrogeno saranno utilizzabili anche su veicoli pesanti come autocarri e autobus, mezzi navali (se non erro ci sono già), per i quali l’attuale tecnologia full electric faticherà a trovare batterie idonee e punti di ricarica di potenza e con tempi accettabili. 

Lo aveva previsto una ventina di anni fa Jeremy Rifkin nel libro Hydrogen Economy («Economia all’idrogeno»). 

Alcuni estratti da https://www.fieraidrogeno.com/elettrolizzatore-idrogeno-e-transizione-energetica-26903 

a cura di Giovanni Gatti