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OrizzontEnergia

Idrogeno come Vettore Energetico

L'Utilizzo dell'Idrogeno quale Vettore Energetico: Orizzontenergia ha intervistato l'Ing. Giovanni Pino, Vicepresidente del Forum Italiano dell'Idrogeno.

Giovanni Pino


Intervista a Giovanni Pino 

Ci rivolgiamo all’Ing Giovanni Pino,
Vice Presidente del Forum Italiano dell'IdrogenoIdrogeno
Primo elemento della tavola periodica, presente sulla Terra in forma combinata, soprattutto nell'acqua e nei composti organici. Esso è costituito da 3 isotopi: prozio (cioè l'idrogeno propriamente detto) per più del 99.9 %, il deuterio e il trizio. La forma molecolare dell'idrogeno (H2) dà origine ad un gas inodore, incolore, altamente infiammabile e molto più leggero dell'aria (ecco perché lo si trova in bassissime concentrazioni in atmosfera).
,
Associazione italiana che promuove l’utilizzo dell’Idrogeno come vettore energetico,
per un aggiornamento sulla situazione.

 

  • Innanzitutto, Ing. Pino a che punto siamo con la promozione delle tecnologie di utilizzo dell’idrogeno in Italia? Siamo in linea con il resto dell’Europa?

L’Idrogeno, inteso come Vettore Energetico al pari dell’energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
, deve essere prima di tutto prodotto e poi accumulato per potere poi essere trasportato, distribuito ed utilizzato.

I consumi del “Combustibile Idrogeno” al momento sono limitati, ma destinati ad aumentare, con la graduale diffusione delle relative tecnologie di utilizzo: celle a combustibile, motori a combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
interna, ecc. Con l'auspicabile incremento di penetrazione nei vari settori produttivi, industriali, energetici ed anche nei trasporti, assisteremo ad una trasformazione delle economie nazionali in quanto l’Idrogeno è una tecnologia trasversale, che abbraccia vari sistemi, con diverse ramificazioni nei vari campi produttivi/applicativi e che ha forti ripercussioni nel campo energetico-ambientale oltre che in quello economico-sociale. Il suo utilizzo comporta un miglioramento dello stato dell’Ambiente riducendo la produzione di Gas Serra e di inquinanti; favorisce lo sviluppo di economie locali attraverso la interconnessione con le varie Fonti Energetiche (fonti Fossili, NucleareNucleare
Forma di energia derivante dai processi che coinvolgono i nuclei atomici (fissione e fusione).
e Rinnovabili) e la relativa gestione dell’immissione dell’EnergiaEnergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
Elettrica
nella rete nazionale (soprattutto per le rinnovabili); si creano nuove opportunità di lavoro.

In Italia esistono già diverse realtà industriali legate all’utilizzo di Idrogeno quali: la SOFCpower di Trento, L’Electro Power Systems di Torino, ICI Caldaie di Verona, l’Environmental Park di Torino, H2ydroGEM Giacomini Spa di Novara.

La Società Autostrade del Brennero sta predisponendo l’installazione di diversi distributori di Idrogeno lungo il percorso autostradale Brennero-Modena, nel prossimo quinquennio.

Il resto dell’Europa però viaggia a velocità superiore rispetto all’Italia, soprattutto nel campo energetico (sia in fase progettuale che in quello realizzativo) ma anche in quello dei trasporti. Ci sono molte iniziative in corso soprattutto in Germania, nel Regno Unito, in Belgio ma anche negli Stati Uniti, soprattutto in California, ed in Canada con la realizzazione di alcune “hydrogen highways”.

  • Non dimentichiamoci che l’idrogeno è in realtà un vettore di energia e non un combustibile: non è disponibile in natura in forma molecolare 'libera', cioè come H2, pronto per essere utilizzato ma bisogna prima produrlo a partire dalle sostanze che lo contengono (esempio l’acqua). Quali sono attualmente le tecnologie più promettenti per produrlo da un punto di vista tecnologico ed economico? Esiste in Italia o nel mondo qualche ’impianto eccellente’ a cui fare riferimento?

I metodi di produzione dell’Idrogeno attuali sono: l’elettrolisielettrolisi
È un processo che utilizza energia elettrica per rompere i legami chmici delle molecole facendo avvenire una reazione che, in natura, non avverrebbe spontaneamente. Le sostanze sottoposte ad idrolisi vengono scomposte nei loro elementi costitutivi. L'etimolgia della parola deriva dal greco e significa "rottura con l'elettricità".
dell’acqua
, lo steam reforming del gas naturalegas naturale
Idrocarburo che ha un'origine simile al petrolio, che si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno (O2) di microorganismi, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un'alta percentuale di metano (dal 70 al 95 %), anidride carbonica (CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

), azoto (N2) e idrogeno solforato (H2S).
e l’ossidazione di idrocarburiidrocarburi
Composti chimici formati da carbonio e idrogeno che costituiscono il petrolio e il gas naturale. Esistono diverse classificazioni degli idrocarburi a seconda dei legami chimici presenti nelle molecole.
, i processi termochimici di dissociazione dell’acqua, la gassificazionegassificazione
La gassificazione è un processo utilizzato a livello industriale da molto tempo (i primi sistemi risalgono addirittura alla prima metà dell' '800), tutt'oggi oggetto di continui miglioramenti. Essa consiste nella trasformazione di un combustibile solido o liquido in un gas combustibile (syngas), ricco di elementi incombusti (CO e H2), a seguito di complesse reazioni chimiche di 'ossidazione parziale'. Questo significa che si 'blocca' il processo a metà tra la fase di pirolisi (rottura dei legami chimici ad alta temperatura in assenza di ossigeno) e quella di combustione.
del carbonecarbone
Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d'impiego.
I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un'elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono 'energeticamente' più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio.
e biomasse
ed i processi biologici (fotosintesi, digestione e fermentazionefermentazione
Insieme di processi chimici che consistono nella trasformazione dello zucchero contenuto nelle biomasse in etanolo, ad opera di particolari microrganismi.
), le reazioni acqua-idruri.

Ad oggi la maggior parte dell'idrogeno prodotto si ottiene con il processo di steam reforming da idrocarburi, metodo che risulta industrialmente più economico. Piccole produzioni per applicazioni di nicchia (es. saldatura) sono ottenute per mezzo di elettrolizzatori, con costi maggiori. Negli Stati Uniti sono attualmente in corso ricerche avanzate per una produzione massiccia di Bio-Idrogeno che potrebbero rivoluzionare tutto il mercato della produzione; a breve si aspettano svolte importanti derivanti dall’utilizzo dello xilosio (lo zucchero più abbondante contenuto nelle comuni piante).

Una tecnologia molto interessante è la produzione di idrogeno da energia solareenergia solare
Energia radiante derivante dal Sole e che raggiunge la Terra sotto forma di radiazione elettromagnetica. Ad oggi esistono fondamentalmente due modi per sfruttare l'energia solare direttamente: attraverso i pannelli solari (per la produzione di energia termica ed elettrica), pannelli fotovoltaici (per la produzione di energia elettrica). L'energia dal Sole è fondamentale anche per lo sviluppo delle altre forme di energia rinnovabili (per esempio per la crescita della biomassa, per i moti dei venti, per il ciclo idrologico delle acque, ecc..).
mediante cicli termochimici ad alta temperatura, attualmente allo studio presso i più importanti laboratori che si occupano di energia solare (DLR, Sandia NL, ecc.) con risultati promettenti.

  • Ultimamente si sente sempre più spesso parlare dell’utilizzo dell’idrogeno come strumento di stoccaggiostoccaggio
    Attività di raccolta e deposito di una determinata risorsa. 
    dell’energia, in aiuto alla natura intermittente e non programmabile delle fonti rinnovabilifonti rinnovabili
    Una risorsa è detta rinnovabile se, una volta utilizzata, è in grado di rigenerarsi attraverso un processo naturale in tempistiche paragonabili con le tempistiche di utilizzo da parte dell'uomo. Sono considerate quindi risorse rinnovabili:
    - il sole
    - il vento
    - l'acqua
    - la geotermia
    - le biomasse
    . Si ipotizza che tale utilizzo possa rappresentare un fattore determinante per sostenere una massiccia diffusione delle fonti rinnovabili entro il 2020. Pensa che sia una prospettiva realistica?

Certamente l’Idrogeno potrà aiutare a risolvere il problema attuale dell’eccesso di produzione di energia dalle Fonti Rinnovabili (Eolico, Fotovoltaico, ecc.) e della loro variabilità (e spesso limitata prevedibilità) nel corso del tempo. I sistemi di accumulo energetico sono un importante tassello che permette di collegare in modo efficiente una risorsa non “dispacciabile” con dei consumi che sono in gran parte prevedibili.

In aree isolate dalla Rete ElettricaRete Elettrica
Insieme delle linee elettriche, delle stazioni elettriche e delle cabine elettriche adibite alle operazioni di trasmissione e distribuzione dell'elettricità. La rete elettrica può essere ad alta tensione (da 40 a 380 kV), a media tensione (da 1 a 30 kV) o bassa tensione (380 V).
il sistema di accumulo consente di estendere la funzionalità dell'impianto rinnovabile a coprire le 24 ore del giorno.

L'idrogeno offre un ottimo rapporto di accumulo energetico, ben superiore rispetto ad altri sistemi, quali ad esempio le batterie, consentendo in questo caso anche vantaggi ambientali aggiuntivi, eliminando la necessità di smaltimento dei componenti delle batterie.

Secondo studi già condotti, combinando fonti rinnovabili/sostenibili con lo stoccaggio di Idrogeno si potrebbe alimentare una rete elettrica con costi paragonabili a quelli odierni. Tutto ciò potrà aiutare anche lo sviluppo delle fonti rinnovabili in aree idonee ad una produzione massiccia di Energia Elettrica ed idrogeno (es. aree desertiche) e poi trasferire l’Idrogeno con idrogeno-dotti, navi cisterne od altro, oppure accumularlo nel sottosuolo, metodo conveniente soprattutto per grossi quantitativi e/o lunghi periodi. Esempi di accumulo sotterraneo di Idrogeno o gas ricchi di Idrogeno si possono trovare in Germania (Kiel, gas di città), Francia (nei pressi di Baynes, prodotti gassosi di raffineria in strutture acquifere) e Regno Unito (nei pressi di Teesside, Idrogeno in miniere saline).

  • L’altra prospettiva è relativa all’autotrazione. La circolazione di auto a celle a combustibile sembra essere sempre dietro l’angolo ma in realtà non ci sono all’orizzonte progetti di strutture di rifornimento e distribuzionedistribuzione
    Attività di trasporto (di elettricità o di gas) agli utilizzatori finali attraverso le reti di distribuzione.
    e una chiara politica di incentivi. Qual è il reale stato di sviluppo e prospettive?

Allo stato attuale l’utilizzo dell’Idrogeno per Autotrazione ha avuto un nuovo grande successo con la presentazione della prima autovettura Hyundai ix35 fuel cell vehicle  (FCEV) , in pratica la prima auto di serie al mondo alimentata ad idrogeno, con celle a combustibile che è totalmente ad emissioni zero.

Anche per contribuire attivamente a rendere migliore l’ambiente, due grandi aziende germaniche, la Daimler e la Linde, si sono unite in un Progetto comune per realizzare 20 stazioni di rifornimento di Idrogeno per auto alimentate ad idrogeno, per l’approvvigionamentoapprovvigionamento
Insieme di attività finalizzate al reperimento dei quantitativi materie prime necessarie allo svolgimento delle attività economico-produttive di un Paese consumatore.
in tutta la Germania.

Per la Daimler si tratta di creare l’infrastruttura necessaria a lanciare ed affermare sul mercato i propri modelli ad idrogeno, segmento su cui la Mercedes è all’avanguardia, con i modelli Fuel Cell. C’è da dire pure che in tutto il Paese sono presenti già 30 stazioni di servizio simili.

  • In conclusione, quali sono i vantaggi che possiamo prevedere a fronte di una futura diffusione dell’utilizzo dell’idrogeno e quali le barriere da abbattere per tale raggiungimento?

I vantaggi principali sono quelli già anticipati all’inizio dell’intervista e cioè che la caratteristica principale dell’Idrogeno è di essere un Vettore Energetico capace di potere accumulare grandissime quantità di energia elettrica per poi distribuirla, all'occorrenza, re-immettendola in rete quando è maggiormente utile, od utilizzandola per la mobilità a basso inquinamento.

La disponibilità di Idrogeno da  utilizzare sia nella generazione di energia distribuita sul territorio, sia nelle Smart GridSmart Grid
Trattasi di una rete di informazione che affianca la rete di distribuzione elettrica e gestisce la rete elettrica in maniera "intelligente" sotto vari aspetti o funzionalità ovvero in maniera efficiente per la distribuzione di energia elettrica evitando sprechi energetici, sovraccarichi e cadute di tensione elettrica. Ciò avviene attraverso un sistema fortemente ottimizzato per il trasporto e diffusione della stessa, dove gli eventuali surplus di energia di alcune zone vengono redistribuiti, in modo dinamico ed in tempo reale, in altre aree oppure regolando costantemente il dispacciamento tra centrali di autoproduzione elettrica da fonti rinnovabili della rete di distribuzione (generazione distribuita) con le centrali elettriche della rete di trasmissione (produzione centralizzata).
che dovranno regolare produzione e consumi energetici (CogenerazioneCogenerazione
Processo di produzione congiunta di energia elettrica e calore utile, in cascata, che può essere impiegato per scopi industriali (calore di processo) o per il teleriscaldamento. La cogenerazione comporta un sensibile risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata di elettricità a calore.
Energetica
), sia per il trasporto elettrico con Celle a Combustibile, sarà una opportunità per il futuro energetico del mondo intero.

La Strategia Energetica Nazionale, al 2020 ed anche al 2050, pone l’attenzione sullo sviluppo della filiera dell’Idrogeno e Celle a Combustibile ponendo l’accento sul Bio-Idrogeno. A livello europeo l'Idrogeno trova un posto di eccellenza all'interno del SET Plan (Strategic Energy Technology Plan), che costituisce la risposta strategica alle grandi sfide del clima e dell’energia anche con l’utilizzo di Veicoli a Celle a Combustibile alimentati ad Idrogeno. Il piano HORIZON 2020 genererà, a partire dal 2014 una serie di bandi per progetti di innovazione e sviluppo nel campo dell'Idrogeno e delle celle a combustibile, che promuoveranno ulteriormente  queste tecnologie. Sono opportunità da cogliere per spianare la strada alla disseminazione dell'uso delle tecnologie legate all'Idrogeno.

Roma, 17 Aprile 2013

Giovanni Pino

Vice Presidente del Forum Italiano dell'Idrogeno


 

 

 

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Data: 17/04/2013

Commenti degli utenti

#1 Stefano

Complimenti per l'intervista fa ben sperare soprattutto per la possibilità di rendere le rinnovabili stoccabili e distribuibili con maggior efficacia, il che le renderebbe ancora più attraenti sperando in un piano nazionale energetico complessivo e integrato sui territori. Sembrerebbe che il Friuli Venezia Giulia con il cambio di giunta sia propenso a dotarsi di un piano energetico progettato per la prima volta e integrato con le linee dell'attuale governo. Speriamo bene

Data: 05/05/2013

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