di Paolo Travisi
Idrogeno a basse emissioni, come garantire una fornitura continua
Idrogeno low carbon, disponibile in modo continuo grazie ad una tecnologia innovativa basata su celle reversibili a ossido solido. Si chiama Switch, il progetto europeo Horizon 2020, che coinvolge sette partner europei provenienti da cinque diversi paesi dell’UE, tra cui l’Italia ed un paese non europeo, la Svizzera. Fondazione Bruno Kessler ha coordinato il progetto ed il consorzio composto da vari soggetti accademici ed aziende. Il progetto Switch è stato insignito dalla International Energy Agency, l’agenzia sovranazionale intergovernativa alla guida del dialogo globale sull’energia, dell’Hydrogen TCP Award of Excellence 2024, premio prestigioso premio che riconosce l’eccellenza nella collaborazione, nella ricerca, nello sviluppo e nell’applicazione di nuove tecnologie per la produzione di idrogeno.
L’innovazione di Switch per la produzione di idrogeno low carbon
Al momento, la maggior parte dell’idrogeno è prodotta da gas naturale e petrolio, con conseguente produzione di CO2. L’idrogeno rimanente viene generato attraverso l’elettrolisi, ma non sempre impiegando elettricità rinnovabile. L’innovazione di Switch risiede nella sua integrazione tecnologica, che riesce a garantire una fornitura costante di idrogeno a basse emissioni ed una produzione flessibile a seconda della fonte disponibile; da qui si intuisce la portata dell’iniziativa che ha come obiettivo di incentivare la mobilità da un lato e di contribuire allo stesso tempo alla decarbonizzazione delle industrie che ne farebbero uso.
Il progetto europeo, infatti, mira a realizzare il prototipo di un sistema che produca H2 sfruttando la tecnologia delle celle a ossido solido reversibili. Questi dispositivi elettrochimici producono elettricità e calore direttamente dall’ossidazione di un combustibile ma possono funzionare anche in modalità inversa. Ossia possono usare l’elettricità per scindere le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno.
Come funziona la cella a ossido solido
Switch ha puntato sull’integrazione di due modalità proprio per garantire la fornitura continua di H2. La sua peculiarità tecnologica risiede nel fatto che il sistema per la produzione di idrogeno, basato sulla reversibile a ossido solido, è in grado di funzionare sia come elettrolizzatore, sia come pila a combustibile.
Quando lavora nella modalità elettrolisi (SOE – solid oxide electrolysis), Switch utilizza l’elettricità prodotta da fonti rinnovabili per generare idrogeno verde, scindendo l’acqua in idrogeno e ossigeno.
Nel momento in cui non si dispone di energia rinnovabile, invece, il sistema – alimentato a gas naturale – inverte il ciclo in modalità fuel cell (SOFC – solid oxide fuel cell). E dal gas in entrata (metano, biometano, etc.) viene ottenuto idrogeno, elettricità, calore e piccole quantità di CO2. In altre parole la cella sarebbe in grado di “switchare” da una modalità all’altra in base alla disponibilità di rinnovabili, ma continuando a produrre idrogeno in modo affidabile. E aiutando il processo di decarbonizzazione, man mano che aumenta la disponibilità di energia rinnovabile da cui attingere per la produzione di H2.
Le applicazioni di Switch per la produzione di idrogeno
“SWITCH annuncia una potenziale rivoluzione nel modo di produrre e utilizzare l’idrogeno: supera, infatti, i metodi tradizionali in termini di efficienza, modularità e rispetto dell’ambiente” spiega Matteo Testi, coordinatore del progetto e responsabile dell’unità HyRES presso il centro Sustainable Energy di Fondazione Bruno Kessler. “Rappresenta un importante passo in avanti verso un’economia pulita dell’idrogeno, che promette una riduzione delle emissioni, una maggiore sicurezza energetica e un futuro più sostenibile”, conclude il ricercatore.
L’idrogeno verde prodotto potrebbe essere utilizzato nelle stazioni di servizio per auto e mezzi pesanti, usato nelle flotte dei mezzi pubblici di trasporto, per i treni regionali e locali, negli aeroporti e porti.
Situazione attuale e vantaggi di Switch: riduce del 65% le emissioni
Ad oggi, circa il 95% dell’idrogeno impiegato sulla Terra, soprattutto dall’industria, è ottenuto con processi che generano notevoli quantità di emissioni di CO2, ma che attualmente sono i processi più economici; esistono però, anche altri modi per ricavare idrogeno, attraverso processi termochimici e, soprattutto, mediante elettrolisi dell’acqua, come abbiamo già detto. Il problema di questi sistemi chiamati elettrolizzatori, che Switch con il suo mix tecnologico intende superare, è che sono soggetti a delle interruzioni di produzione a causa della mancanza di produzione elettrica rinnovabili e che impattano negativamente sugli aspetti economici.
Ora la situazione potrebbe cambiare. Infatti, secondo la ricerca europea Switch, oltre a garantire la sicurezza nella fornitura di H2 a basso contenuto di carbonio, aumenterebbe l’efficienza usando la generazione di idrogeno multisorgente, riducendo al minimo i costi dell’elettricità, riducendo del 65% le emissioni di CO2 e il costo della fornitura a 5,00 €/kg per 40 tonnellate di idrogeno prodotte al giorno. Il prototipo SWITCH si pone come una tecnologia di transizione che, seppur usi ancora gas naturale o biogas per la produzione di H2 nei momenti in cui non vi è risorsa rinnovabile accessibile, tende a privilegiare sempre più una produzione verde.
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