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Terminal a idrogeno

Cosa serve per realizzare un hub per l'idrogeno pulito? 

8 giugno 2022 Area di lavoro: Carburanti a zero emissioni di carbonio

L'idrogeno a basse emissioni è una componente fondamentale della soluzione ai cambiamenti climatici e probabilmente svolgerà un ruolo importante nel raggiungere in modo economico la completa decarbonizzazione dell'economia entro la metà del secolo, soddisfacendo al contempo il crescente fabbisogno energetico mondiale. Sappiamo già che l'elettrificazione, combinata con un massiccio sviluppo di elettricità a zero emissioni, contribuirà a realizzare gran parte del lavoro di decarbonizzazione, ma oltre l'80% dell'uso finale di energia negli Stati Uniti proviene da combustibili.i Sebbene molti di questi usi di combustibili possano essere elettrificati, l'elettrificazione di alcuni settori economici difficili da abbattere (come la navigazione marittima e la produzione di ferro) sarà probabilmente impossibile dal punto di vista commerciale o proibitiva. Per questi settori, avremo bisogno di combustibili a zero emissioni di carbonio, in particolare idrogeno e ammoniaca, per raggiungere la completa decarbonizzazione. L'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) prevede infatti che la domanda mondiale di idrogeno dovrà aumentare di quasi il 500% tra il 2020 e il 2050 per raggiungere gli obiettivi climatici di metà secolo.ii 

Sebbene la politica e gli incentivi al settore privato per l'idrogeno e l'ammoniaca a basse emissioni non siano ancora comuni, l'Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) del 2021, noto anche come Bipartisan Infrastructure Law (BIL), ha creato un nuovo importante programma per contribuire a realizzare questa visione. L'IIJA ha autorizzato il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) a spendere 8 miliardi di dollari per creare almeno quattro "hub regionali per l'idrogeno pulito".

Cos'è un hub dell'idrogeno pulito? 

Un hub per l'idrogeno pulito è una rete regionale costituita dalla produzione, dall'uso finale e dalle infrastrutture di collegamento necessarie per produrre, trasportare, immagazzinare e utilizzare l'idrogeno pulito in un mercato regionale funzionale. Questi progetti dimostrativi, potenzialmente di grandi dimensioni, hanno lo scopo di testare e provare le tecnologie necessarie per ridurre al minimo l'intensità delle emissioni di gas a effetto serra (GHG) della produzione di idrogeno, per utilizzarlo in nuove applicazioni per favorire la decarbonizzazione e per immagazzinarlo e trasportarlo in modi nuovi per soddisfare le richieste di un mercato nazionale dell'idrogeno di nuova formazione.iii 

Cosa rende un buon hub di idrogeno pulito? 

Il 6 giugno 2022, il DOE ha pubblicato un avviso di intenti per il programma Regional Clean Hydrogen Hubs e prevede di pubblicare un bando di opportunità di finanziamento nell'autunno del 2022. Il DOE ha un'importante opportunità in questo momento per far progredire in modo significativo ed efficace le dimostrazioni per la produzione, l'uso e l'infrastruttura dell'idrogeno pulito attraverso lo sviluppo di economie regionali dell'idrogeno pulito. CATF ha offerto raccomandazioni per l'attuazione del programma hub dell'idrogeno in risposta alla richiesta di informazioni del DOE all'inizio del 2022. Di seguito, CATF illustra i passi che tutti gli hub regionali dell'idrogeno dovrebbero compiere per garantire che siano puliti, equi e sostenibili: 

1. Ridurre al minimo l'intensità dei gas a effetto serra (GHG) della produzione di idrogeno. 

Per decarbonizzare i settori difficili da elettrificare, dobbiamo creare un'offerta significativa di produzione di idrogeno a basse emissioni, concentrandoci al contempo sulla minimizzazione dell'intensità dei gas serra lungo l'intera catena del valore dell'idrogeno, indipendentemente dal modo in cui l'idrogeno viene prodotto. Ciò significa che le emissioni a monte della produzione del gas naturale e/o dell'elettricità utilizzati per produrre idrogeno devono essere assolutamente ridotte al minimo. 

L'intensità dei gas serra dell'idrogeno deve essere ridotta al minimo per quanto possibile. Il DOE dovrebbe selezionare con cura gli hub per sfruttare appieno le risorse energetiche regionali a basse emissioni di carbonio, e gli sviluppatori degli hub e i produttori di idrogeno dovrebbero attenersi alle seguenti linee guida:  

  • I produttori di idrogeno che utilizzano il gas naturale e la cattura dell'anidride carbonica devono rifornirsi di gas naturale da produttori che dispongono di sistemi efficaci per individuare ed eliminare lo sfiato, il flaring e le perdite di metano dalle infrastrutture di produzione e trasporto del gas, massimizzare i tassi di cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica (CCS) e ridurre al minimo le emissionidi CO2 derivanti dal processo di produzione o dall'utilizzo dell'elettricità di rete.iv 
  • I produttori di idrogeno che utilizzano elettrolizzatori devono localizzare la loro produzione in regioni con abbondante capacità di energia elettrica a zero emissioni di carbonio (cioè energia rinnovabile o nucleare), massimizzare l'uso di tale energia elettrica a zero emissioni di carbonio e ridurre al minimo l'uso di energia elettrica di rete. L'elettricità a zero emissioni di carbonio utilizzata per l'elettrolisi deve aggiungersi alla produzione esistente e a quella prevista. 

2. Massimizzare l'impatto sul clima con i settori di uso finale che più probabilmente avranno bisogno dell'idrogeno per decarbonizzarsi. 

Un hub dell'idrogeno efficace che funzioni come mercato regionale dovrà avere molti buoni off-taker, o consumatori, per il suo idrogeno. Idealmente, la maggior parte di questi acquirenti sarà costituita da consumatori provenienti da settori chiave di uso finale che probabilmente richiederanno l'idrogeno per decarbonizzarsi, tra cui: 

  • Trasporto pesante a lungo raggio, 
  • Navigazione marittima, 
  • Aviazione, 
  • Lavorazione del ferro, 
  • Riscaldamento di processi industriali ad alta temperatura e 
  • Bilanciamento del carico del settore elettrico per consentire una rete elettrica ad alta intensità di rinnovabili. 

Il DOE e gli sviluppatori degli hub dovrebbero dare priorità allo sviluppo della tecnologia e alla preparazione commerciale di questi acquirenti che apportano benefici al clima. Ad esempio, il DOE potrebbe favorire i richiedenti di hub per l'idrogeno nelle regioni che hanno grandi depositi di camion, porti o un numero significativo di impianti industriali. 

3. Impegnarsi per un impegno significativo della comunità e un'attenzione alla giustizia ambientale. 

Gli sviluppatori di hub per l'idrogeno e il DOE devono dare priorità all'equità e alla giustizia ambientale, conducendo un significativo coinvolgimento della comunità, indirizzando i benefici dei loro progetti verso le comunità locali e sostenendo la forza lavoro e le economie locali. Come ha chiarito il Segretario all'Energia Granholm durante l'Annual Merit Review del DOE per l'idrogeno il 6 giugno 2022, il DOE cercherà in particolare proposte di hub per l'idrogeno che diano priorità alla giustizia ambientale e all'equità, all'impegno della comunità e allo sviluppo della forza lavoro.  

Come minimo, il DOE dovrebbe garantire che le regioni hub: 

  • Creare strutture e aspettative per l'impegno della comunità locale che consentano un contributo significativo da parte dei cittadini durante l'intero processo di pianificazione e sviluppo e implementare le migliori pratiche per rendere più accessibile la sollecitazione dei contributi, ad esempio organizzando riunioni aperte al di fuori del tipico orario di lavoro dalle 9.00 alle 17.00.v 
  • Creare posti di lavoro locali e duraturi che soddisfino i salari prevalenti e sostenere gli sforzi di sviluppo della forza lavoro locale lungo l'intera catena di valore dell'idrogeno pulito. 
  • Condurre una valutazione completa della salute ambientale della comunità e, se selezionati per il finanziamento degli hub DOE, riferire al DOE almeno annualmente sullo stato dei parametri di riferimento.  

La realizzazione di benefici massimi e costi minimi (sia dal punto di vista ambientale che economico) per le comunità locali contribuirà a garantire che gli hub dell'idrogeno siano integrati con successo nelle loro regioni e che siano costruiti per contribuire in modo sostenibile alle loro comunità nei decenni a venire. 

4. Fornire benefici ambientali a breve termine per le comunità che vivono nelle regioni degli hub dell'idrogeno. 

Gli hub dell'idrogeno dovrebbero garantire che, nel complesso, i loro progetti producano benefici in termini di indicatori ambientali come la qualità dell'aria e l'uso dell'acqua per le loro regioni (e come minimo assoluto, l'impatto ambientale netto di un hub dovrebbe essere neutro). Questo dovrebbe essere prioritario come beneficio tangibile a breve termine per le comunità in cui sono ubicati gli hub dell'idrogeno. Ad esempio, le emissioni diesel di camion e altri veicoli causano un inquinamento atmosferico locale che ha un costo significativo sia per la salute umana che per l'ambiente. La sostituzione di questi camion diesel con camion elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEV) avrebbe un impatto immediato migliorando la qualità dell'aria locale in quella comunità.  

Da una proposta politica a hub per l'idrogeno pulito pienamente operativi 

Poiché il ruolo chiave dell'idrogeno nel raggiungimento della completa decarbonizzazione diventa chiaro, quella che sembrava una piccola disposizione in un disegno di legge bipartisan dello scorso anno si è in realtà rivelata estremamente importante. Mentre il DOE sta ancora definendo il programma e sviluppando i suoi piani per la sollecitazione e la selezione delle proposte, molti Stati e regioni si stanno già organizzando in autoproclamati hub dell'idrogeno.vi Il successo del raggiungimento della completa decarbonizzazione attraverso l'uso di carburanti a zero emissioni negli Stati Uniti dipenderà in qualche modo dalla capacità di queste emergenti regioni hub dell'idrogeno a basse emissioni di essere costruite e sviluppate efficacemente nel prossimo decennio per dimostrare la tecnologia come sistema interconnesso e ridurre i costi. Il DOE ha la chiara opportunità e la responsabilità di garantire che vengano create in modo da catalizzare l'economia dell'idrogeno, aiutare le comunità e massimizzare i benefici per il clima. 


i Dei 69,7 quadrupli dell'energia totale fornita negli Stati Uniti, 12,5 quadrupli, ovvero il 18%, provengono dall'elettricità. Si veda U.S. Energy Information Administration, U.S. energy consumption by source and sector, 2020, https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/images/consumption-by-source-and-sector.pdf.

ii Si veda il rapporto dell'AIE "Net Zero by 2050": https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050. L'AIE prevede che l'uso dell'idrogeno aumenterà da circa 90 milioni di tonnellate nel 2020 a circa 530 milioni di tonnellate nel 2050. 

iii Tradizionalmente, l'idrogeno "convenzionale" è stato prodotto e utilizzato in loco o nelle vicinanze, per le raffinerie di petrolio o per la produzione di ammoniaca per i fertilizzanti. 

iv In particolare, anche se le norme attualmente allo studio dell'EPA degli Stati Uniti saranno finalizzate e pienamente attuate, rimarranno significative le emissioni a monte derivanti dalla produzione, dalla lavorazione e dal trasporto del gas naturale. Sono disponibili opzioni per ridurre ulteriormente le emissioni di gas serra da queste industrie, oltre alle misure richieste dalle normative, e i produttori di idrogeno dovrebbero richiedere ai fornitori di gas di adottare questi approcci.    

v Altre buone pratiche per ampliare l'accessibilità delle attività di sensibilizzazione del pubblico sono i webinar, i numeri verdi, i portali online, le comunicazioni via WhatsApp e le piccole conversazioni comunitarie, per consentire ai membri della comunità di informarsi sui progetti e condividere i propri contributi nel modo più conveniente. 

Gli Stati e le regioni che stanno pianificando la creazione di hub dell'idrogeno a partire dalla metà del 2021 sono: la regione degli Appalachi (Pennsylvania, West Virginia e Ohio); HALO (Arkansas, Louisiana e Oklahoma); Houston, Texas; Los Angeles, California; Carolina del Nord e del Sud; il Nord-Est (New York, Connecticut, Massachusetts e New Jersey); lo Stato di Washington e il Western Inter-States Hydrogen Hub (WISHH, Colorado, New Mexico, Utah e Wyoming). 

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