Mobilità Sostenibile e Idrogeno

Il settore dei trasporti produce nell’Unione Europea il 27% delle emissioni di gas serra e con la European Sustainable and Smart Mobility Strategy, firmata a dicembre 2020 dalla Commissione Europea, si punta alla decarbonizzazione dell’intero settore che ad oggi contribuisce al 5% del Pil europeo e dà lavoro a 10 milioni di persone: il primo step è avere 30 milioni di veicoli a emissioni zero entro il 2030 per poi arrivare alla completa neutralità carbonica nel 2050.

Il sentiero tracciato dalla Commissione Europea

In questo processo l’idrogeno avrà un ruolo chiave e lo si può evincere in maniera chiara nella comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale europeo e al Comitato delle Regioni nel documento datato 9 dicembre 2020 dove si legge: “I produttori stanno inoltre investendo in veicoli a celle a idrogeno, segnatamente per il parco veicoli commerciali, gli autobus e il trasporto pesante. Queste promettenti opzioni sono sostenute nell’ambito delle strategie dell’UE per l’integrazione del sistema energetico e per l’idrogeno, nonché del piano d’azione strategico sulle batterie. L’efficienza energetica deve essere un criterio per dare priorità alla scelta futura di tecnologie adeguate che tengano conto dell’intero ciclo di vita. Le soluzioni tecnologiche transizionali dovrebbero rispettare appieno le norme in materia di CO₂ e inquinamento. Anche il trasporto ferroviario dovrà essere ulteriormente elettrificato; laddove ciò non fosse possibile, dovrebbe essere incrementato l’uso dell’idrogeno”.

Su questo tema è intervenuto anche il Ministro della Transizione Ecologica Roberto Cingolani: “Dobbiamo iniziare a pensare come rendere possibile l’uso dell’idrogeno per i trasporti, ma manca una rete di ricarica e rifornimento. Se arriva in Italia un mezzo pesante alimentato a idrogeno o anche a trazione elettrica, dopo Bolzano non ci sono più impianti di ricarica, o sono pochissimi. Per l’idrogeno mancano le infrastrutture, ma quello è ancora il problema minore. Le tecnologie le abbiamo. La sfida più difficile è come accelerare i tempi per realizzarle. La sfida delle normative, delle procedure, è quella che conta di più ora. Se le norme fermassero la transizione ecologica, sarebbe una sconfitta enorme”.

H₂: Proprietà Chimiche

L’idrogeno è l’elemento più abbondante in natura ed un solo chilogrammo di H₂ è in grado di sviluppare almeno il triplo di energia rispetto alle altre fonti fossili. Tuttavia è molto raro da trovare nella sua forma naturale gassosa. La maggior parte delle volte si trova in forma combinata con altri elementi e pertanto per essere utilizzato deve essere isolato. Un modo comune per isolare l’idrogeno è estrarlo dal gas naturale in un processo chiamato reforming. Questo processo è costoso ed emette anidride carbonica, il che è controproducente rispetto all’utilizzo di una fonte di energia priva di emissioni (Idrogeno Grigio). L’altro modo di isolare l’idrogeno è attraverso l’elettrolisi, estraendolo dall’acqua attraverso la separazione dalla molecola di ossigeno (H₂O) usando energia rinnovabile, in un processo completamente a zero emissioni di carbonio (Idrogeno verde). La sfida più grande è però quella relativa alla gestione della sua densità estremamente bassa (è 14,4 volte più leggero dell’aria) per cui, al fine di risultare economicamente competitivo per il trasporto e la sua distribuzione rispetto alle altre forme di energia, deve essere compresso per poi essere stoccato, processi che richiedono infrastrutture specifiche che ne stanno limitando molto l’utilizzo.

H₂: Vantaggi e Svantaggi

Una volta stoccato in appositi contenitori ad alta pressione, l’idrogeno è pronto per essere utilizzato come carburante per i veicoli. Ad oggi le vetture alimentate ad idrogeno sono principalmente veicoli elettrici dotati di celle combustibili (Fuel Cell Electric Vehicle) che trasformano carburanti ricchi di idrogeno in elettricità a zero emissioni. Nel dettaglio i veicoli elettrici FCEV che utilizzano una cella combustibile, anziché una batteria per alimentare il motore elettrico, sono quasi completamente silenziosi, non producono gas di scarico ed offrono vantaggi essenziali rispetto ai tradizionali veicoli elettrici con batterie al litio, quali tempi di rifornimento più brevi (circa 3-5 minuti per un pieno), peso minore del veicolo, maggiore autonomia con un pieno (circa 800/1.000 km) e un’impronta ecologica migliore (eliminando il problema della fine del ciclo di vita delle batterie al litio e del loro smaltimento). Tuttavia, i maggiori costi fissi e la carenza di infrastrutture abilitanti rappresentano le sfide principali che devono essere affrontate per poter usufruire dei vantaggi derivanti dall’uso dell’idrogeno. Basti pensare che ad oggi in Italia l’unico impianto di ricarica presente è a Bolzano. Questo si ripercuote sul prezzo finale di vendita dell’idrogeno che ad oggi è di circa 13€ al Kg, considerando un serbatoio medio di un’automobile di circa 6 Kg che garantisce un’autonomia di 650km, ci attestiamo sui 11-12 cent/Km rispetto agli 8 cent/Km di un’auto elettrica.

H₂: Ostacoli e Sfide

Prima che l’idrogeno possa davvero portare a una rivoluzione nel settore dei trasporti, occorre affrontare, come detto in precedenza, notevoli ostacoli tecnici, quali ad esempio il suo stoccaggio, la disponibilità delle necessarie infrastrutture per la distribuzione, i costi e al tempo stesso occorre puntare a migliorarne le performance. Ad oggi supponendo di avere a disposizione 100 Watt elettrici, considerando l’intero ciclo per la trasformazione dell’idrogeno, solo circa 38 Watt vengono effettivamente “usati” da un veicolo elettrico dotato di cella combustibile, Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) contro i 74 Watt di veicolo con un motore elettrico a batteria, Battery Electric Vehicle (BEV).

Parallelamente dal punto di vista politico, per utilizzare l’idrogeno derivante da fonti rinnovabili su vasta scala, i governi dovrebbero:

• Definire un ruolo per l’idrogeno nelle strategie energetiche di lungo periodo sia nel contesto nazionale che internazionale, tenendo conto delle implicazioni sui mercati e a livello geopolitico.
• Attuare forme di sostegno politico, partendo, come già fatto, dall’identificare target di riduzione delle emissioni di carbonio e come conseguenza definire un prezzo per il carbonio per stimolare la domanda commerciale di idrogeno pulito. Per raggiungere gli obiettivi concordati con l’Accordo di Parigi entro il 2020, la Commissione di alto livello sui prezzi del carbonio ha stimato che bisognerebbe alzare il prezzo a 40-80 dollari la tonnellata, mentre dal 2030 servirebbe un ulteriore balzo per portarla tra i 50 e i 100 dollari. Ad oggi, grazie anche alla mole di quote di emissioni gratuite immesse dalla Commissione Europea (EU ETS), il prezzo è di circa 33 euro/ton (Rapporto State and Trends of Carbon Pricing 2020).
• Concedere finanziamenti e garanzie per affrontare i rischi legati agli investimenti, soprattutto a favore dei “pionieri” che decideranno di entrare nel mercato.
• Finanziare la ricerca e lo sviluppo per l’approvvigionamento di idrogeno pulito e la promozione di progetti infrastrutturali per lo stoccaggio e la distribuzione cosi come la nascita di partnership fra pubblico e privato al fine di accelerare i cicli di innovazione.
• Sviluppare sistemi e regolamenti normativi flessibili per l’approvvigionamento di idrogeno a zero emissioni di carbonio.