Nel precedente articolo (qui) Carmine Biello, manager energy & utility, rispondendo alla provocazione di The Economist (“Il grande inganno del metano pulito”, leggi) ci ha spiegato che il gas metano può giocare il ruolo di “gregario” delle energie rinnovabili durante i prossimi anni di transizione energetica. Ma anche quando la transizione sarà sostanzialmente compiuta, l’energia pulita avrà ugualmente bisogno dell’aiuto di un gregazio per portare a zero il bilancio netto delle emissioni di C02. Secondo Biello questo gregario che andrà a “titare” il gruppo in futuro sarà l’idrogeno. Qui spiega perchè. Precisiamo però che alcune delle sue valutazioni sono controverse. Sulla possibilità di trasporto dell’idrogeno negli attuali gasdotti e sulla cattura e stoccaggio della Co2, per esempio, il mondo scientifico è diviso e in tanti sono molto meno possibilisti.
di Carmine Biello
Fino a quando? Ci chiedevamo, dunque, quanto ancora dovesse stare davanti “a tirare” il nostro buon gregario nazionale, il metano
Purtroppo subito una risposta un po’ snervante: dipende.
Dipende soprattutto da quello che succederà da qui fino al 2030, cioè negli anni più decisivi della Transizione Energetica: dalle condizioni in cui saranno i nostri talenti “in scia” (eolico e solare innanzitutto), da quanto resisteranno le squadre rivali più esperte (carbone soprattutto), da quanto sarà avverso il contesto (burocrazia e sindrome “nimby”), da diversi altri elementi che oggi è difficile prevedere, come in tutte le competizioni di lunga durata.
Entro il 2030 il gas chiederà “cambio”
Ma allora la domanda è piuttosto un’altra: ci sarà qualcuno a dare il cambio davanti?
Per fortuna questa volta la risposta è più rassicurante: sì.
Intanto va detto che ci sono già validi compagni di squadra in grado di “coprire” all’occorrenza il gas naturale: si tratta dell’insieme delle nuove tecnologie per la cattura, l’utilizzo e soprattutto lo stoccaggio della CO2 (cosiddette “CCUS”), che hanno ancora un grande potenziale da esprimere.
Ma più di tutto c’è un soggetto emergente dei sistemi energetici che promette bene, che sta già crescendo e attirando grande attenzione: l’idrogeno, quello verde naturalmente, l’unico “zero-carbon” rispetto a quelli in uso fino ad oggi (grigio o blu). In realtà non è per nulla una novità che si possa sprigionare idrogeno dall’acqua, ma il merito di aver fatto “rispolverare” quest’idea ai giorni nostri, per una sua applicazione su vasta scala, va all’energia rinnovabile (è da quest’ultima infatti, oggi poco costosa e zero-inquinante, che si parte per produrre idrogeno attraverso l’elettrolisi).
L’Idrogeno è una promessa, a condizione che…
Ecco quindi la domanda successiva: ce la farà il nostro aspirante gregario a diventare titolare, per affiancare (inizialmente) e poi (anche) sostituire quello attuale? D’altra parte, come ha già ricordato il Ministro Cingolani, bisognerà pensare anche alla prossima Transizione Energetica, quella post-2050, quando il gas naturale ci avrà aiutato a superare quella attuale e sarà stato l’ultimo a sparire.
Per provare a rispondere teniamo intanto a mente che la crescita di questa nuova “promessa” dipenderà necessariamente da quella delle fonti rinnovabili, le uniche in grado di moltiplicare la sua andatura, dettando in qualche modo il passo da dietro.
Torniamo poi al nostro sistema gas, che dicevamo solido e avanzato, con una rete di trasporto tra le più estese d’Europa e del mondo. Già oggi da noi si potrebbe trasportare una miscela gassosa con un tenore di idrogeno al 10% e con minimi interventi tecnici questo tenore potrebbe essere progressivamente incrementato. Non solo, larga parte dell’intera rete nazionale sembra essere già convertibile ad un uso di idrogeno al 100%, con un investimento pari a una frazione limitata di quello necessario per realizzarne una nuova dedicata.
Idrogenodotti, una possibilità?
L’Italia potrebbe anzi essere tra i primi paesi in Europa ad emergere già nel 2030 con una sua consistente “spina dorsale” di idrogenodotti, connessa subito con il Nord Africa e poi (nel 2035) anche con l’Austria. D’altra parte tutti i maggiori operatori di rete europei hanno appena confermato che per il 2040 potrebbe già esserci un’interconnessione tra quasi 40.000 km di linee primarie “H2 Ready” di 21 Paesi, ottenute per circa il 70% attraverso la riconversione di infrastrutture esistenti (leggi).
Fino ad allora è previsto che il tenore di idrogeno trasportato in questa rete paneuropea possa progressivamente aumentare, anche fino al 100%, con il diminuire di quello di gas naturale, che continuerà comunque ad assicurare la sicurezza e la continuità delle forniture.
Ma aspettiamo a fare proiezioni precise: intanto SNAM ha da poco incaricato RINA di pronunciarsi su questo delicato processo di riconversione, quanto all’Italia. Ci basti sapere per ora che la nostra rete gas (inclusa naturalmente la distribuzione) non sarà un problema, anzi potrebbe essere la nostra marcia in più: un “fattore abilitante”, per usare anche uno slogan in italiano.
Sicuramente, grazie all’arrivo dell’idrogeno verde, si potrà rafforzare l’alleanza tra sistema gas e sistema elettrico (il già citato “sector coupling”), in nome della decarbonizzazione: ad esempio, potremo iniziare subito a risolvere le situazioni di difficile elettrificazione o quelle con emissioni di CO2 cosiddette “hard to abate” (ecco un altro slogan).
Soprattutto avremo modo di “fare scorta” di energia elettrica (concetto sempre un po’ controintuitivo), per durate e quantità ben maggiori rispetto alle batterie. Questo trasformandola in idrogeno (“power to gas”, immancabile lo slogan) da processare subito o da “parcheggiare” nella rete gas. Perciò potremo:
- assorbire molto di più la variabilità della generazione rinnovabile (evitando sprechi o distacchi), quindi
- aumentare di molto il limite di economicità dell’eventuale abbondanza di generazione da fonti rinnovabili, quindi in definitiva
- “accomodare” nel sistema un eccesso maggiore di energia verde, con cui arrivare a spiazzare maggiori quote di consumi inquinanti.
Bene, bravo, purchè sia verde
In altre parole l’idrogeno verde, prodotto a partire dall’energia rinnovabile, potrà aiutare a sua volta quest’ultima a crescere e ad aumentare la propria diffusione. Sia attraverso l’elettrificazione diretta, sia attraverso la penetrazione indiretta.
Risultato finale, molti altri impianti da fonti rinnovabili da realizzare, almeno il 20%/30% in più di quelli (già tantissimi) che dovranno essere realizzati comunque e al più presto: connessi il più possibile a sezioni di stoccaggio elettrico e dislocati (ovviamente) dove abbondano le risorse naturali di riferimento, che sia in Italia o in altri Paesi limitrofi, che sia a terra o ancora di più a mare (laddove peraltro Saipem è già in campo, anche con la nuova tecnologia delle piattaforme galleggianti per gli impianti off-shore).
E la nostra rete elettrica? Terna ci dice che anche questa non sarà un problema, anzi sarà per noi un’altra marcia in più, grazie agli investimenti per il consolidamento e la flessibilità già in programma e nonostante il grosso sforzo che sarà necessario per assorbire la dispersione e l’intermittenza di così massicci innesti di fonti rinnovabili. Peraltro, in Italia come in Europa, ci sarà una collaborazione trasversale gas-elettricità tra gli operatori di rete. Ad esempio, grande attenzione sarà rivolta alla gestione efficace e coordinata delle immissioni provenienti proprio dall’ off-shore.
L’idrogeno deve farsi i muscoli
Insomma, il nostro aspirante gregario ha gambe e cuore giusti per andare forte.
Tutto bene, dunque? Un momento, l’idrogeno verde è tuttora piuttosto costoso da produrre, perché il processo dell’elettrolisi deve ancora diventare economicamente competitivo. Serve allora che vengano installati quanto prima tanti elettrolizzatori (con opere connesse), sempre di più e sempre più grandi. Meglio se vicini ai punti di consumo e se connessi alla rete gas. Quindi serve aumentarne subito la domanda, per accrescerne la diffusione e diminuirne il costo. In questa direzione sono già partiti:
- il settore industriale, con le situazioni ambientalmente più “pesanti” (raffinerie o acciaierie) già aggredite o in procinto di esserlo,
- i trasporti pesanti, visto che per le auto è difficile ormai mettere in dubbio la dominanza assoluta della mobilità elettrica
- il settore dell’energia, dove, ad esempio, le turbine Ansaldo Energia possono trattare tenori di idrogeno già oggi fino al 50% e al 2030 fino al 100%.
Dunque la strada davanti a noi è nota, ma è ancora lunga: il nostro giovane rincalzo ha tanto da crescere e da dimostrare. Deve cercare anche di non “strafare”. Come la stessa Arera ha appena ricordato, c’è il rischio che l’idrogeno verde possa essere aiutato in qualche modo a “sorpassare a destra”. Che cioè sottragga energia rinnovabile dagli usi diretti (cosa termodinamicamente difficile da giustificare). La regola base deve cioè rimanere quella dell’addizionalità.
In generale attenzione poi alle promesse mirabolanti di improbabili scorciatoie o al sempre più diffuso “greenwashing”. Sono pericoli che fatalmente aumentano all’aumentare dei flussi di denaro in movimento (ca. 80 mld Euro in arrivo nei prossimi cinque anni). Qui non sono ammessi errori: è in gioco per i prossimi anni (proprio quelli di un difficile e ambizioso rilancio) l’equilibrio energetico del nostro Paese. Siamo la settima potenza al mondo dell’industria manifatturiera, già tra le più ambientalmente virtuose a livello globale, quanto a processi produttivi.
Che fare preparandosi al “cambio”
Ma allora non ci resta che abbassare la testa e spingere. Abbiamo tutte le carte in regola per vincere la grande sfida della Transizione Energetica. Ora dobbiamo solo pensare a fare (presto e bene) le cose (non poche) che sicuramente sono da fare, semplificando:
- Rinnovabili (più che mai)
- Reti
- Batterie
- Elettrolizzatori
Per il resto, qualcuno dice che le tecnologie “CCUS” aiuteranno ancora tanto il gas naturale. Altri dicono che il suo utilizzo in Europa al 2040 sarà il 50% di quello al 2020. Qualcuno dice che il suo picco in Italia è molto vicino o che il gas naturale rimarrà comunque a coprire i picchi di domanda elettrica. Altri ancora che da noi l’idrogeno verde sarà imbattibile, a livello di costo, già prima del 2030. O che al 2040 avrà già spiazzato l’idrogeno grigio e quello blu o ancora che diventeremo presto un nuovo “hub dell’idrogeno”: chi può saperlo?
Intanto perché non apprezzare il fatto che un “hub del gas” alla fine lo siamo diventati davvero.
Di sicuro sappiamo che il nostro gregario comincerà prossimamente a chiedere cambio e per allora dovrà essere tutto pronto; ma intanto ci aspetta ancora tanto lavoro, duro, costante, affidabile: quello che solo un bravo gregario sa fare, a lungo, fino a quando serve.
Già, fino a quando serve: forse in fondo è questa la migliore risposta alla nostra prima domanda.
2.fine
A proposito del ruolo del metano e dell’idrogeno ho una curiosità. Ho capito che il gregario ci deve accompagnare perché oggi é praticamente l’unico in grado di fornire l’elasticità produttiva per far fronte ai picchi di domanda (centrali turbo gas). L’idrogeno mi sembra di aver capito che da questo punto di vista non sarà comunque capace di sostituirlo facilmente. Avrei qui di una curiosità relativa agli accumuli e alla loro potenzialità di ridurre proprio il problema dei picchi.di domanda. Prendiamo ad esempio quelli residenziali, mi sembra che non sono considerati molto utili perché tanto c’è lo scambio sul posto, per cui l’eccesso di produzione va in rete e viene comunque usato. Tuttavia immagino che degli accumuli, opportunamente dimensionati e gestiti, potrebbero consentire di ridurre la domanda di energia alla rete nei momenti clou, riducendo quindi le esigenze di attivazione delle centrali turbo gas che servono a gestire proprio i picchi di domanda. Teoricamente mi verrebbe da pensare che la batteria della casa o del condominio potrebbe avere un senso anche in assenza di autoproduzione a questo scopo.
Passando dal piccolo al grande, ogni tanto leggo che negli USA e in Canada grandi accumuli basati su tecnologia al litio vengono integrati nella rete.
In Italia, a parte i pompaggi, a che punto siamo? Esistono progetti per dotare la rete di accumuli?
Nel nostro meridione ci sono diversi parchi eolici ad esempio, mi piacerebbe sapere se qualcuno di questi é anche integrato con dei sistemi di accumulo. O se sia possibile ed efficiente farlo.
Provocazione finale: non é che aspettiamo 20 – 30 anni l’idrogeno e la fusione e nel frattempo non puntiamo su accumuli al litio perché ridurrebbero la redditività di alcuni importanti asset nazionali?
Asset che però non aiutano a ridurre emissioni di co2 e neanche ad andare verso l’ottimizzazione dei cicli di produzione e consumo di energia…
Ho capito cosa vuoi dire, ma allora suddividerei in due il problema
1) Nei casi in cui serve calore ad alta temperatura tipo fonderie allora ok Idrogeno prodotto per esempio quando c’è eccesso di produzione di energia elettrica rinnovabile. Comunque sarà dura , bisognerà fare ancora dei progressi tecnologici per produrre idrogeno con maggiore efficienza altrimenti ci vorrebbe un parco eolico e solare mostruoso, impossibile da realizzare.
2) Sempre nell’intento di usare l’Idrogeno con parsimonia, dove serve calore a bassa temperatura tipo riscaldamento residenziale, non bruciare idrogeno, ma usare direttamente l’energia elettrica per far funzionare pompe di calore, così ottieni una resa molto maggiore,
Concordo, …pompa di calore: ottimo.
l’Idrogeno non sarà utilizzato per produrre calore, sarebbe uno spreco,tieni presente che è molto caro 13€ al Kg,1 kg di Idrogeno fornisce se bruciato 29000 kcal/Kg,
Il metano costa 80c/M3 1 M3 0,7 kG 1 Kg 12000 kcal/Kg, ti risparmio i conteggi, ma in pratica a parità di potere calorifero consta 10 volte il metano, anche ammesso che si facciano dei progressi sull’efficienza della produzione di idrogeno o si sfrutti energia rinnovabile che altrimenti verrebbe sprecata non sai potrà mai abbassarne il costo di 10 volte.
Lo si potrà utilizzare dove non ci sono alternative come nelle fonderie o trasporto aereo, forse trasporto navale ma non oltre.L’idrogeno è essenzialmente un vettore di energia meccanica.
Dovrà essere usato per forza perché metano e petrolio fossili devono sparire, se non spariranno per la decarbonizzazione spariranno perché …finiranno o perché rimarranno solo quei giacimenti per i quali ci vorrà più energia per estrarli che quella che restituiranno.
Per esempio: la Russia ai ritmi di estrazione attuali ha riserve di metano per circa 70 anni, quando i russi si sveglieranno e capiranno che da loro farà freddo (nonostante il riscaldamento globale) anche fra 70 anni non te lo venderanno più il metano a prezzo di regalo come fanno adesso.
anche l’energia atomica costa poco ma i disastri e le scorie quanto costano e chi li paga???? Per il metano ti va alla grande finché lo estrai ma poi non valutiamo le conseguenze.
Beh sono rimasto sorpreso quando qualche giorno fa ho parlato con mio papà che è stato emigrante in Germania dal 1960 al 1976, sono rimasto sorpreso nel sapere che già in quegli anni in Germania si sperimentava sull’idrogeno per uso autotrazione.
L’idrogeno è quella tecnologia che ci sarà fra 5 anni. Nel 1990, nel 1995, nel 2000, e anche oggi. Per chi vuole comprendere è sufficiente trovare in rete i vecchi programmi e dichiarazioni, identici o quasi agli attuali. Perchè non ha mai visto la luce nonstante investimenti e incentivazione copiosa? Le complessità tecnologiche, in primis la logistica, non sono mai state superate.
L’idrogeno è affascinante per chi è appassionato del tema dei cambiamenti climatici, però purtroppo per produrre idrogeno sono necessarie tante trasformazioni e trattamenti che comportano dispersioni di energia, è come fare il piano di gasolio con un tubo forato che si perde per strada i 3/4 del carburante.
Bisogna lavorare su queste trasformazioni per rendere più efficienti, quindi è una tecnologia ancora allo stadio di laboratorio, non è ancora commercializzabile, mentre le auto BEV con batteria al litio sono già ora commercializzabili,
Quindi mi sta sorgendo il dubbio che tutta questa pubblicità sull’idrogeno non è fatta in modo sincero, ma più che altro per tutelare certi interessi economici e ritardare l’adozione di tecnologia già oggi fattibili e commercializzabili
Non ci sono solo le auto, c’è tutto il resto:
in Italia 70 miliardi di metri cubi di metano (circa 50 milioni di tonnellate) usati (bruciati per produrre calore) dalle famiglie e dall’industria devono essere sostituiti.
Per tutte le situazioni che richiedono calore l’idrogeno va bene, bisogna solo produrlo con gli elettrolizzatori i quali necessitano di elettricità da fonti rinnovabili, quindi, in sostanza: eolico e fotovoltaico; penso che sia su questo che bisogna insistere maggiormente perchè senza elettricità da fonti rinnovabili non si può produrre idrogeno a sufficienza.
Se si usa l’idrogeno per ottenere calore con la combustione non c’è la fase con la perdita di energia come per la riconversione in elettricità nella cella a combustibile.