Il passaggio dall'utilizzo di combustibili fossili a vettori energetici ecologici comporta sfide cruciali che necessitano di risposte concrete nel prossimo futuro. Nel caso dell'idrogeno un aspetto da tenere in considerazione è quello di carattere infrastrutturale ed è legato al trasporto e allo stoccaggio dell'idrogeno stesso.
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In questo articolo esploreremo le sfide e le opportunità legate all'immagazzinamento, allo stoccaggio e al trasporto dell'idrogeno. Nello specifico, parleremo di:
Nell'articolo "La transizione energetica: focus idrogeno" è stato analizzato il ruolo chiave dell'idrogeno, evidenziando la sua versatilità e la capacità di essere prodotto con un'impronta di carbonio ridotta. Tuttavia, affinché l'idrogeno possa svolgere appieno il suo ruolo nella transizione energetica, è essenziale affrontare una serie di sfide legate alla sua gestione e al suo stoccaggio.
L'idrogeno si distingue per essere una fonte energetica pulita e un vettore energetico per lo stoccaggio. Queste sue caratteristiche consentono di conservare grandi quantità di energia per periodi prolungati senza subire perdite rilevanti fino al momento dell'utilizzo, rendendolo una risorsa preziosa. Settori come l'industria siderurgica, le raffinerie e la produzione di fertilizzanti possono beneficiare dell'uso dell'idrogeno immagazzinato come fonte energetica di riserva, soprattutto in processi che richiedono elevate temperature. Ad oggi, l'idrogeno può essere incorporato nelle reti di gasdotti esistenti, miscelato con il gas naturale, ma si ipotizza in futuro, a seguito degli investimenti previsti dal piano strategico europeo per l'idrogeno, la costruzione di condotte dedicate per il trasporto di questo gas.
Nei contesti menzionati è cruciale sottolineare che l'idrogeno, durante le fasi di produzione e stoccaggio, non emette anidride carbonica né altre sostanze nocive per l'ambiente o dannose per la salute umana.
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Una delle sfide cruciali nel settore dell'idrogeno riguarda il suo stoccaggio, aspetto fondamentale per garantire la disponibilità come risorsa energetica. Per comprendere appieno il processo di stoccaggio, è importante considerare che l'idrogeno può essere conservato come:
Secondo il report pubblicato dall'Osservatorio Energy & Strategy del Politecnico di Milano "Hydrogen Innovation Report 2023", lo stoccaggio può avvenire mediante tecnologie physical-based o material-based. Le prime, fanno riferimento a tecnologie con un livello di maturità elevato, poiché basate sul cambiamento chimico-fisico e, inoltre, possono coprire una vasta gamma di periodi di stoccaggio, dal breve termine (utilizzando serbatoi) al lungo termine (utilizzando caverne saline e depleted field). D'altra parte, le soluzioni material-based sfruttano le proprietà termochimiche di altre sostanze, consentono lo stoccaggio dell'idrogeno in condizioni meno estreme di temperatura e pressione. Anche se offrono opzioni di stoccaggio di medio-lungo periodo (settimane, mesi), queste soluzioni sono caratterizzate da costi aggiuntivi dovuti ai consumi energetici e all'infrastruttura necessaria per la conversione e la riconversione dell'idrogeno gassoso.
Un altro elemento critico che riguarda la gestione di questo vettore energetico è legato al trasporto dell'idrogeno, che ha visto l'adozione di molteplici soluzioni tecnologiche per garantire la sua distribuzione efficiente e sostenibile. Le diverse opzioni comprendono l'utilizzo di carri bombolai su strada o rotaie, l'impiego di pipeline e il trasporto tramite navi.
Sebbene il trasporto su strada tramite carri bombolai sia meno efficiente dal punto di vista energetico a causa delle spese operative elevate, rappresenta una scelta flessibile per bassi volumi e diverse distanze da coprire.
Per volumi più consistenti, invece, si preferisce l'utilizzo di infrastrutture dedicate come le pipeline o le navi. Le pipeline, specialmente con la possibilità di adottare l'attuale rete gas esistente, offrono un'elevata efficienza operativa quando c'è una stabilità della domanda. Per distanze più lunghe come i percorsi intercontinentali, il trasporto via nave, specialmente utilizzando vettori come l'ammoniaca, diventa vantaggioso grazie alla sua alta densità energetica. Un'altra opzione è combinare l'idrogeno con il gas naturale e il suo trasporto attraverso la rete esistente, offrendo una soluzione a breve termine in attesa di infrastrutture dedicate. Questo approccio permetterebbe lo sviluppo immediato di progetti di produzione di idrogeno verde, anche in assenza di un'elevata domanda.
Le modalità di trasporto dell'idrogeno puro (Fonte: Hydrogen Innovation Report 2023)
Una delle proprietà chimiche di maggior rilievo dell'idrogeno è la sua infiammabilità. È fondamentale prestare estrema attenzione, poiché la presenza di una sorgente d'innesco può rendere tali reazioni esplosive, soprattutto se avvengono in spazi chiusi. Le criticità associate all'idrogeno richiedono attenti controlli ingegneristici, nonché l'adozione di rigorose condizioni di sicurezza per garantirne un utilizzo sicuro. Ad esempio:
In conclusione, l'idrogeno si configura come un combustibile pulito e sicuro, fondamentale per guidare l'Europa verso un futuro più sostenibile. Tuttavia, affinché l'economia dell'idrogeno diventi una realtà tangibile, è cruciale che progettisti e costruttori sviluppino sistemi pratici per l'immagazzinamento e la distribuzione di questo vettore energetico. È essenziale individuare i materiali adeguati per lo stoccaggio su larga scala, rispettando scrupolosamente tutti i protocolli antideflagranti.
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