Decarbonizzazione e neutralità climatica entro il 2050: sono questi gli obiettivi principali del piano europeo Green Deal. Un percorso che mette in primo piano la necessità, sempre più impellente, di trasformare il sistema energetico europeo, investendo su tecnologie avanzate e fonti alternative e rinnovabili. Tra queste ultime rientra anche l’idrogeno, soprattutto quello verde, che rappresenta un forte alleato nella transizione energetica. Già utilizzato in passato per il riscaldamento degli ambienti, è una tecnologia conosciuta e testata che non richiede grandi investimenti dal punto di vista dell'adattamento infrastrutturale. Tuttavia un bruciatore a idrogeno ha caratteristiche diverse, rispetto a un bruciatore tradizionale, alimentato a combustibili fossili. Per capire se potrà essere usato in ambito industriale nel breve periodo dobbiamo capire a che punto è la tecnologia.
INDICE DEI CONTENUTI:
- A che punto siamo, con l'idrogeno?
- Idrogeno grigio, blu e verde
- Bruciatore a idrogeno: continui progressi tecnologici
A che punto siamo, con l'idrogeno?
Secondo il report della Commissione Europea “A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe”, pubblicato nel luglio 2020, l’idrogeno rappresenta una frazione modesta del mix energetico globale e dell’Unione Europea, ed è ancora in gran parte prodotto da combustibili fossili, in particolare da gas naturale e carbone. Pertanto, è responsabile del rilascio di 70-100 milioni di tonnellate di CO2 all’anno nei paesi dell’Unione Europea.
Affinché l’idrogeno possa contribuire alla neutralità climatica, è necessario che raggiunga una diffusione molto più ampia e che la sua produzione venga completamente decarbonizzata.
Per questo si parla sempre più spesso di idrogeno verde.
Idrogeno grigio, blu e verde
L'idrogeno non è tutto uguale. Sebbene sia trasparente e, allo stato gassoso, addirittura invisibile, in base alle modalità in cui viene estratto viene distinto in:
- Idrogeno grigio, prodotto con il vapore del gas naturale, attraverso un processo di reforming. Oggi il 90% di idrogeno utilizzato per finalità industriali è questo, anche se a livello di emissioni di CO2 è il più inquinante dei tre;
- Idrogeno blu, anche questo è prodotto da combustibili fossili come il gas naturale, ma l'impianto di produzione è accoppiato con un sistema di stoccaggio della CO2 prodotta in fase di processo che riduce le emissioni dannose per il clima. Tuttavia i costi per lo stoccaggio sono ancora molto elevati;
- Idrogeno verde, prodotto attraverso l'elettrolisi dell'acqua in speciali celle elettrochimiche alimentate da elettricità prodotta da fonti rinnovabili. Si tratta della soluzione più sostenibile, tuttavia la sua produzione è ancora particolarmente costosa e la tecnologia è ancora in via di sviluppo.
Bruciatore a idrogeno: continui progressi tecnologici
L’idrogeno ha un forte potenziale nei settori “hard-to-abate” come quello chimico, dell’industria metallurgica e del trasporto pesante, che difficilmente possono essere decarbonizzati attraverso l’elettrificazione diretta.
Gli scenari possibili, parlando di impianti di produzione dell'idrogeno, sono quindi due:
- impianti off-grid, quindi non connessi alla Rete elettrica: in questo caso gli elettrolizzatori e gli impianti di fonti rinnovabili devono essere entrambi installati presso i centri di consumo (es. fabbriche). Si tratta però di situazioni attuabili solo in zone particolari, ad esempio aree remote dove fatica ad arrivare energia elettrica) e con costi molto elevati, perché richiedono un aumento sostanziale della capacità installata rinnovabile per consentire una produzione stabile di generazione dell'idrogeno e batterie aggiuntive per raggiungere il target dell'elettrolizzatore (equivalente a 7.000 ore all'anno).
- impianti connessi alla rete elettrica, decentralizzati o installati in prossimità di siti con elevata domanda di idrogeno. In quest'ultimo caso si può verificare la necessità di trasportare solo l'elettricità, con impianti eolici o fotovoltaici situati in aree più favorevoli, in termini di producibilità; oppure sia elettrolizzatori che impianti di fonti rinnovabili potrebbero essere collocati nella stessa area e l'idrogeno verrebbe così fornito ai siti di domanda che, potenzialmente, potrebbero essere situati in aree diverse.
In ogni caso, per poter sfruttare le potenzialità dell'idrogeno come combustibile green le aziende hanno bisogno di attrezzarsi con bruciatori in grado di funzionare in maniera efficiente e sicura con idrogeno pulito. Ma quali caratteristiche devono avere?
Gli impianti industriali che vogliono sfruttare l'idrogeno come combustibile alternativo tal quale, devono essere dotati di un bruciatore catalitico in grado di avviare un processo di ossidazione dell’idrogeno senza la necessità di energia elettrica, avvalendosi invece di un agente catalizzatore auto-innescante. L’idrogeno così ossidato, combinandosi con l’ossigeno, normalmente presente nell'atmosfera, è in grado di generare energia termica immediatamente recuperabile e sfruttabile per il riscaldamento dell’ambiente o nelle fasi di processo.
Per quanto riguarda i bruciatori classici a combustione termica, oggi sono già disponibili bruciatori misti bifuel capaci di funzionare con idrogeno in mix con metano fino a potenze medie. Si tratta, però, di tecnologie in continua evoluzione e sperimentali, su cui non ci sono ancora normative di certificazione e omologazione che riguardano i bruciatori stessi e gli impianti di adduzione e conferimento dell'idrogeno all'impianto di combustione.
In attesa che la tecnologia compia i suoi passi, puoi comunque già sfruttare i combustibili biologici in commercio per rendere la combustione del tuo impianto carbon neutral. Scopri quali sono e come utilizzarli in un impianto a combustione simultanea o con un bruciatore bifuel.
