Cos’è l’idrogeno?

Qui sulla terra, un gran numero di atomi di idrogeno sono contenuti nell’acqua, nelle piante, negli animali e, naturalmente, negli esseri umani. Ma mentre è presente in quasi tutte le molecole degli esseri viventi, è molto scarso come gas – meno di una parte per milione in volume.

L’idrogeno può essere prodotto da una varietà di risorse, come il gas naturale, l’energia nucleare, il biogas e l’energia rinnovabile come quella solare ed eolica. La sfida è sfruttare l’idrogeno come gas su larga scala per alimentare le nostre case e le nostre aziende.

Perché l’idrogeno è importante come futura fonte di energia pulita?

Un carburante è una sostanza chimica che può essere “bruciata” per fornire energia utile. Bruciare normalmente significa che i legami chimici tra gli elementi del combustibile sono rotti e gli elementi si combinano chimicamente con l’ossigeno (spesso dall’aria).

Per molti anni, abbiamo usato il gas naturale per riscaldare le nostre case e le aziende, e per le centrali elettriche per generare elettricità; attualmente l’85% delle case e il 40% dell’elettricità del Regno Unito dipende dal gas. Il metano è il principale costituente del “gas naturale” proveniente dai giacimenti di petrolio e di gas.

Abbiamo continuato a usare il gas naturale perché è una risorsa facilmente disponibile, è conveniente ed è un’alternativa più pulita al carbone – il combustibile fossile più sporco su cui storicamente abbiamo fatto affidamento per il riscaldamento e per generare elettricità.

Quando il gas naturale viene bruciato, fornisce energia termica. Ma un prodotto di scarto insieme all’acqua è l’anidride carbonica, che quando viene rilasciata nell’atmosfera contribuisce al cambiamento climatico. Quando bruciamo l’idrogeno, l’unico prodotto di scarto è il vapore acqueo.

Qual è la differenza tra idrogeno blu e idrogeno verde?

L’idrogeno blu è prodotto da fonti di energia non rinnovabili, utilizzando uno dei due metodi principali. Il reforming del metano a vapore è il metodo più comune per produrre idrogeno alla rinfusa e rappresenta la maggior parte della produzione mondiale. Questo metodo usa un reformer, che fa reagire il vapore ad alta temperatura e pressione con il metano e un catalizzatore al nichel per formare idrogeno e monossido di carbonio.

In alternativa, il reforming autotermico usa ossigeno e anidride carbonica o vapore per reagire con il metano e formare idrogeno. L’aspetto negativo di questi due metodi è che producono carbonio come sottoprodotto, quindi la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) è essenziale per intrappolare e immagazzinare questo carbonio.

L’idrogeno verde è prodotto usando l’elettricità per alimentare un elettrolizzatore che scinde l’idrogeno dalle molecole d’acqua. Questo processo produce idrogeno puro, senza sottoprodotti nocivi. Un ulteriore vantaggio è che, poiché questo metodo utilizza l’elettricità, offre anche la possibilità di deviare l’elettricità in eccesso – che è difficile da immagazzinare (come l’energia eolica in eccesso) – all’elettrolisi, utilizzandola per creare idrogeno gassoso che può essere immagazzinato per le future esigenze energetiche.

L’idrogeno è già usato come carburante?

Sì. Ci sono già automobili che funzionano con celle a combustibile a idrogeno. In Giappone ci sono 96 stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno, che permettono di fare il pieno proprio come si farebbe con la benzina o il diesel e nello stesso tempo di un’auto a carburante tradizionale. La Germania ha 80 di queste stazioni di idrogeno e gli Stati Uniti sono terzi con 42 stazioni.

L’idrogeno è anche un’eccitante opzione di carburante leggero per il trasporto stradale, aereo e marittimo. La compagnia internazionale di consegne DHL ha già una flotta di 100 ‘furgoni H2’, capaci di viaggiare per 500 km senza rifornimento.

Quali sono i potenziali freni per accelerare l’uso dell’idrogeno come energia pulita?

Perché l’idrogeno sia una valida alternativa al metano, deve essere prodotto su scala, economicamente e l’attuale infrastruttura deve essere adattata.

La buona notizia è che l’idrogeno può essere trasportato attraverso i gasdotti, minimizzando i disagi e riducendo la quantità di infrastrutture costose necessarie per costruire una nuova rete di trasmissione dell’idrogeno. Non ci sarebbe nemmeno bisogno di un cambiamento culturale nella nostra vita domestica, dato che le persone sono abituate a usare il gas naturale per cucinare e riscaldare, e gli equivalenti dell’idrogeno stanno emergendo.

Cosa sta facendo National Grid per promuovere l’idrogeno come carburante verde alternativo?

Ci siamo impegnati a raggiungere lo zero netto entro il 2050, il che significa che dobbiamo iniziare a prepararci a cambiare il nostro uso del gas nei prossimi anni. Uno dei modi in cui proponiamo di farlo è attraverso l’idrogeno.

L’attuale National Transmission System (NTS) trasporta il gas naturale in tutto il Regno Unito, e le persone, le imprese e l’industria fanno affidamento sulla nostra rete.

L’NTS è una rete unica e complessa che utilizza tubi di acciaio per trasportare il gas naturale ad alta pressione. Abbiamo bisogno di comprendere appieno l’impatto che l’esposizione all’idrogeno ad alta pressione potrebbe avere sui tubi, prima che la rete possa essere convertita. Sono necessari test approfonditi e prove dettagliate per stabilire quali modifiche potremmo aver bisogno di fare per trasportare in sicurezza l’idrogeno.

Sotto la bandiera di HyNTS – Hydrogen in the NTS – abbiamo già condotto diversi progetti che esaminano le capacità fisiche del NTS che trasporta idrogeno. Questi progetti non hanno solo esaminato l’impatto che l’idrogeno potrebbe avere sulle nostre tubature, ma anche su tutte le attrezzature associate come i compressori e le valvole, così come i modi in cui una rete di idrogeno potrebbe aver bisogno di operare in modo diverso in futuro.

Il nostro obiettivo è quello di migliorare la sicurezza del trasporto di idrogeno.