Il quadro 2030 per il clima e l'energia dell'UE, rivisto al rialzo nel 2020, fissa obiettivi ambiziosi. I target minimi stabiliti dal piano sono la riduzione del 40% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, il raggiungimento di una quota del 32% nell’utilizzo delle energie rinnovabili e il miglioramento del 32,5% dell'efficienza energetica.
Le industrie e il settore dei trasporti (su gomma, rotaie, marittimo) dovranno affrontare un compito impegnativo nel decidere quale delle molte opzioni consentirà di raggiungere questi obiettivi, poiché l’adozione di carburanti alternativi come biofuel, GNL, metanolo o dimetiletere (DME) può ridurre le emissioni di alcuni inquinanti, ma non è abbastanza efficace nel ridurre l'anidride carbonica.
L'utilizzo delle batterie e l'impiego dell'idrogeno come vettore energetico possono consentire di ottenere una riduzione più efficace delle emissioni di carbonio. Le batterie generano emissioni zero durante il loro utilizzo, tuttavia, la produzione di emissioni di anidride carbonica durante il loro intero ciclo di vita non è trascurabile. Inoltre, il loro impiego è adatto a percorsi brevi e limitati intervalli di tempo. Pertanto, è ragionevole concludere che le batterie sono certamente utili in alcune condizioni, ma se pensiamo a grandi quantità di energia hanno un orizzonte limitato.
L'idrogeno, l'elemento più semplice e più abbondante sulla Terra, offre un'alternativa altamente promettente. Si tratta di un vettore di energia, non una fonte, che ne può fornire o immagazzinare una quantità significativa. Può essere utilizzato per la mobilità, per fornire accumulo energetico in caso di discontinuità di alimentazione, per riscaldare per combustione ed essere utilizzato come materia prima in molti processi industriali. Un 1kg di idrogeno può alimentare una fuel cell per 120km di percorrenza, alimentare il riscaldamento di una famiglia per 2 giorni e contribuire alla produzione di 9kg di acciaio.
Le soluzioni basate sull'idrogeno per i sistemi di trasporto prevedono la presenza di una cella a combustibile e di un motore elettrico e sarebbero in grado di fornire energia sufficiente a coprire le attuali esigenze di mobilità (terrestri e navali), contribuendo nel contempo al raggiungimento degli obiettivi di emissione dell'UE per il 2030 (un'auto ad idrogeno emette acqua).
Cosa sta ostacolando la tecnologia dell'idrogeno? Il principale collo di bottiglia è la produzione e distribuzione. Tuttavia, potremmo essere a un punto di svolta, ora che le energie rinnovabili vengono sempre più utilizzate per generare idrogeno. L'abbondanza di energia rinnovabile e la sua intrinseca discontinuità rendono più vantaggioso convertire e immagazzinare energia in vettori energetici a base di idrogeno, con una conseguente riduzione dei costi. Si apre, quindi, il tema dello stoccaggio di grandi quantità d'idrogeno e del trasporto a lungo raggio.
Per quanto riguarda lo stoccaggio dell’idrogeno, esistono diverse tecnologie, ciascuna caratterizzata da vantaggi e svantaggi: stoccaggio di idrogeno compresso ad alta pressione (conveniente per trasporti terrestri), stoccaggio di idrogeno liquefatto (conveniente per il navale) e attraverso materiali allo stato solido il cui principio si basa sull'interazione tra l'idrogeno e il materiale complessivo (Chemisorbimento) o la superficie del materiale (Physisorption), consentendo l’accumulo di grandi quantità a bassa pressione. La soluzione da impiegare per lo stoccaggio deve essere attentamente progettata e selezionata per soddisfare applicazioni specifiche in base alle caratteristiche del sistema di applicazione in termini di ingombri (geometria, spazio disponibile) e di peso.
Uno dei sistemi di trasporto oggi allo studio è l'iniezione dell'idrogeno all'interno della rete gas, utilizzando anche l'infrastruttura di trasporto del gas naturale che interconnette tutta l'Europa. Vale a dire è concettualmente possibile iniettare l'idrogeno prodotto in un sito nella rete gas e poterlo riutilizzare a migliaia km di distanza, parliamo del così detto "blending" del metano. Anche questo costituisce una possibile via per l'idrogeno a patto che si verifichi l'idoneità dei materiali e l'impatto finale sugli utilizzatori (autotrazione, grandi utenze industriali e domestiche).
Esistono già progetti interessanti sull'idrogeno in corso - inclusi due progetti in Australia che stanno perseguendo l'obiettivo di esportare idrogeno per alimentare le Olimpiadi di Tokyo del 2020 - e sempre più frequentemente appaiono nello scenario internazionale nuove auto, autobus, camion e treni con sistemi di propulsione ad idrogeno apparire sul mercato. Ma c'è ancora tanta strada da fare. Sono ancora necessari miglioramenti tecnologici nella produzione e distribuzione, così come è necessario mettere a punto soluzioni innovative per la riduzione dei costi della produzione, così come dello stoccaggio e del trasporto, e per aumentarne la disponibilità. Basti pensare che oggi circa il 95% dell'idrogeno è prodotto ancora da processi tradizionali e non da rinnovabili ed elettrolizzatori.
Un possibile scenario per il futuro impiego di questo elemento prevede che, con l'aumento della produzione rinnovabile e con il progresso nelle tecnologie di elettrolizzazione, l'idrogeno costerà sempre meno e si potrà beneficiare di un fattore di scala della produzione, diventando concorrenziale e conveniente rispetto alle tecnologie tradizionali.
La strada per un impiego più esteso dell'idrogeno passa attraverso una l’innovazione e lo sviluppo delle competenze sui processi, i materiali e i componenti. Per abilitare l’utilizzo sicuro dell'idrogeno e il suo stoccaggio, i materiali giocano un ruolo fondamentale. Per questo motivo il RINA concentra una delle sue principali attività di ricerca proprio su questo aspetto. Lavorando a stretto contatto con università e centri di ricerca, il laboratorio "delta H" del RINA, un centro all'avanguardia per i test in pressione (fino a 1000 bar) su materiali e componenti, contribuisce a sviluppare materiali, tecnologie e soluzioni innovative per superare le sfide attuali, consentendo all'industria di "liberare il potenziale dell'idrogeno" per raggiungere l'obiettivo di una energia sostenibile.
