Hub e raggi: Estendere la portata degli hub dell'idrogeno attraverso corridoi di trasporto puliti
L'idrogeno a basse emissioni è una componente fondamentale della soluzione ai cambiamenti climatici e probabilmente svolgerà un ruolo significativo nel raggiungere in modo economico la completa decarbonizzazione dell'economia entro la metà del secolo. L'elettrificazione consentirà di raggiungere gran parte della decarbonizzazione necessaria, ma oltre l '80% dell'uso finale di energia negli Stati Uniti proviene dai combustibili. Molti dei combustibili esistenti possono essere elettrificati, ma l'elettrificazione di alcuni settori economici difficili da abbattere (come il trasporto pesante a lungo raggio, il trasporto marittimo e la produzione di ferro) potrebbe essere 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. Di conseguenza, l'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) prevede che la domanda mondiale di idrogeno potrebbe aumentare di quasi il 500% tra il 2020 e il 2050.
Per catapultare gli Stati Uniti sulla strada della produzione di idrogeno pulito su scala commerciale, il 2021 Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) ha stanziato 8 miliardi di dollari per il Dipartimento dell'Energia (DOE) per finanziare almeno quattro Regional Clean Hydrogen Hubs - o H2 Hubs - in tutto il Paese. Il programma è progettato per dimostrare la fattibilità di nuove tecnologie di produzione e di utilizzo finale dell'idrogeno pulito e per ridurre drasticamente i costi di produzione.
Un hub dell'idrogeno pulito è una rete co-localizzata di infrastrutture necessarie per produrre, trasportare, immagazzinare e utilizzare l'idrogeno pulito in un mercato regionale funzionale. Il programma intende dimostrare la produzione localizzata e l'uso finale dell'idrogeno e creare un'economia dell'idrogeno sinergica e connessa in tutti gli Stati Uniti.
Parallelamente al programma H2 Hubs del DOE, quest'ultimo e il Dipartimento dei Trasporti (DOT) stanno portando avanti diverse misure aggiuntive per promuovere la diffusione di autocarri alimentati a idrogeno e di imbarcazioni marine alimentate ad ammoniaca, tra cui il National Alternative Fuel Corridors Program dell'IIJA, una parte del programma di sovvenzioni competitive per infrastrutture di ricarica e rifornimento da 2,5 miliardi di dollari, progettato per sostenere la realizzazione di progetti di infrastrutture di ricarica e rifornimento pulite lungo corridoi designati per i carburanti alternativi del sistema autostradale nazionale.
I corridoi di trasporto puliti comprendono percorsi per autocarri pesanti alimentati a idrogeno per trasportare le loro merci attraverso più stati, province o addirittura paesi, nonché rotte di navigazione transoceaniche per navi alimentate ad ammoniaca. In futuro, i corridoi puliti includeranno anche rotte aeree servite da aerei alimentati a idrogeno o ad altri carburanti a zero emissioni di carbonio. I corridoi di trasporto puliti saranno necessari per trasformare gli hub H2 da isole in una rete, consentendo all'idrogeno e ad altre risorse di spostarsi tra gli hub e creando contemporaneamente una base di domanda costante di idrogeno per alimentare i corridoi di trasporto stessi.
Passare dalla competizione alla connessione tra i poli H2
CATF ha scritto in precedenza sugli elementi che i singoli hub dovrebbero privilegiare nello sviluppo delle loro proposte al DOE, tra cui i percorsi di produzione a basse emissioni di carbonio, gli usi finali difficili da decarbonizzare, la creazione di benefici ambientali a livello locale e di comunità e la redditività economica a lungo termine.
Il 7 aprile 2023 sono state presentate le domande finali da parte degli sviluppatori di hub di tutto il Paese che sperano di ricevere i finanziamenti del Dipartimento dell'Energia. Il processo di candidatura per il programma DOE Regional Clean Hydrogen Hubs è lungo e i candidati sono recentemente entrati in una nuova fase: il periodo di attesa tra la presentazione della domanda e le trattative e le selezioni per l'assegnazione. Fino a questo punto del processo, l'attenzione e l'atmosfera tra gli aspiranti hub è stata competitiva, con più di 20 iniziative note che si contendevano 8 miliardi di dollari di finanziamenti da distribuire tra i 4-10 hub che saranno selezionati dal DOE. Con l'evolversi delle selezioni e dei negoziati per l'assegnazione dei finanziamenti nel corso della primavera, dell'estate e dell'autunno, ci aspettiamo di vedere proposte di produzione più tangibili, accordi con gli off-taker, un forte impegno per la comunità e una maggiore collaborazione e coordinamento tra i vari hub.
Oltre a entrare nello specifico di ogni proposta di hub, questa fase del programma offre agli sviluppatori di hub e al Dipartimento dell'Energia l'opportunità di iniziare a pensare in modo collaborativo. Una pianificazione proattiva per collegare gli hub può rafforzare le singole proposte e migliorare le probabilità di successo a lungo termine del programma collettivo H2 Hubs. Come sottolinea il rapporto Clean Hydrogen Liftoff del Dipartimento dell'Energia, lo sviluppo di "infrastrutture midstream" sarà fondamentale per portare l'idrogeno su scala commerciale. Per il programma H2 Hubs, questa infrastruttura midstream includerà lo stoccaggio dell'idrogeno, lo stoccaggio del carbonio e l'infrastruttura di trasporto. La capacità di spostare l'idrogeno in modo efficiente e sicuro tra gli hub, riducendo al minimo le perdite di idrogeno durante il processo, sarà una parte essenziale del programma H2 Hubs. Esiste il potenziale per creare una rete nazionale che consenta contemporaneamente la distribuzione e il rifornimento di idrogeno in tutto il Paese, aumentando la domanda di idrogeno e creando benefici per le comunità.
L'importanza di collegare i corridoi di trasporto pulito e gli hub H2
I corridoi di trasporto puliti hanno il potenziale per sostenere la redditività economica degli hub H2 e creare benefici per le comunità. Fino ad oggi, il Congresso e il DOE si sono concentrati principalmente sulle politiche per l'idrogeno dal lato dell'offerta, tra cui il Regional Clean Hydrogen Hubs Program e il credito d'imposta per la produzione di idrogeno (45V). Di recente, l'attenzione ha iniziato a spostarsi sulle misure relative alla domanda, che potrebbero contribuire a dare certezza agli sviluppatori di hub sulla presenza di acquirenti per l'idrogeno prodotto. Gli investimenti del DOE e del DOT e lo sviluppo di corridoi di trasporto puliti e alimentati a idrogeno contribuiranno alla certezza della domanda per gli hub H2 in due modi:
- I corridoi di trasporto puliti che supportano gli autocarri e le navi che funzionano a idrogeno o a carburanti a base di idrogeno amplieranno il mercato dell'idrogeno a basse emissioni di carbonio, aumentando la domanda al di là degli acquirenti industriali che di solito si trovano accanto ai siti di produzione dell'idrogeno.
- I corridoi amplieranno anche la portata geografica degli hub H2 estendendo la domanda di idrogeno decarbonizzato lungo i raggi, ossia le autostrade e/o le rotte marittime, che collegano ogni regione hub ad altre città e porti.
Inoltre, i corridoi di trasporto puliti hanno un ruolo importante non solo nel limitare le emissioni nocive diCO2, ma anche nel ridurre gli inquinanti atmosferici convenzionali derivanti dal trasporto diesel, che colpiscono in modo sproporzionato le comunità di giustizia ambientale in tutto il Paese. Mentre gli hub H2 valutano i benefici che possono creare per le comunità vicine e lontane, dovrebbero considerare le vie di trasporto che partono dai loro hub e che potrebbero diventare corridoi di trasporto pulito alimentati a idrogeno e dovrebbero iniziare a valutare i benefici per la salute pubblica che potrebbero derivare alle comunità.
I primi assegnatari del programma di sovvenzioni per i corridoi di trasporto pulito del DOE e del DOT sono stati annunciati a febbraio e comprendono diversi assegnatari focalizzati sullo sviluppo di corridoi di trasporto pulito alimentati a idrogeno:
- CALSTART: Corridoio commerciale ZEV della costa orientale lungo il corridoio merci I-95 dalla Georgia al New Jersey.
- Cummins Inc: Pianificazione dell'infrastruttura ZEV MD-HD con particolare attenzione al corridoio I-80 del Midwest che serve Indiana, Illinois e Ohio.
- GTI Energy: Progetto del corridoio dell'idrogeno da Houston a Los Angeles (H2LA)-I-10.
- Università statale dello Utah: Piano di elettrificazione del corridoio multimodale Wasatch Front per la regione di Greater Salt Lake City.
CATF vede un'opportunità fondamentale per gli H2 Hubs e i beneficiari delle sovvenzioni per i corridoi puliti di coordinarsi per sviluppare una rete di idrogeno interconnessa in tutti gli Stati Uniti.
Immaginare hub collegati attraverso corridoi di trasporto puliti
Dato che circa la metà della produzione di idrogeno negli Stati Uniti avviene attualmente nella Costa del Golfo, ipotizziamo che l'esempio di hub per l'idrogeno raffigurato nel grafico precedente si trovi nella regione di Houston. Se venisse selezionato un hub con sede a Houston, ci sarebbero almeno tre e al massimo nove altri hub per l'idrogeno in fase di sviluppo negli Stati Uniti, secondo i requisiti della disposizione IIJA sui Regional Clean Hydrogen Hub. In altre parole, l'ipotetico hub di Houston non è l'unico del suo genere e un camion a idrogeno che si rifornisce a Houston non è limitato a effettuare solo consegne locali. Ci sono altri luoghi in cui potrebbe trasportare le sue merci, se anche questi luoghi - e i percorsi lungo il tragitto - hanno una capacità di rifornimento di idrogeno.
Se si scegliesse anche un hub a Chicago e nella regione dell'Upper Midwest/Great Lakes, la possibilità di spostare le merci tra Houston e Chicago e i punti intermedi migliorerebbe il caso d'uso degli autocarri a idrogeno acquistati in quelle regioni, con conseguenti vantaggi per i produttori di autocarri a idrogeno, per i produttori di idrogeno a basse emissioni di carbonio e, soprattutto, per la qualità dell'aria e il clima.
Il successo di questo corridoio per l'idrogeno pulito Houston-Chicago potrebbe essere replicato con corridoi che colleghino queste regioni ad altre potenziali sedi di hub regionali per l'idrogeno pulito sostenuti a livello federale. Una volta che ci saranno impianti di produzione di idrogeno in luoghi come Los Angeles, New Orleans e New York, insieme a stazioni di rifornimento di idrogeno lungo le autostrade interstatali che li collegano, la fattibilità dei camion alimentati a idrogeno migliorerà notevolmente, il mercato dell'idrogeno a basse emissioni aumenterà ed entrambi i settori beneficeranno di crescenti economie di scala.
Un processo simile potrebbe verificarsi nel settore navale. Sempre prendendo come esempio Houston, l'idrogeno a basse emissioni di carbonio potrebbe essere utilizzato per produrre ammoniaca, che potrebbe essere utilizzata per alimentare le navi transoceaniche. Questo modello funzionerà, tuttavia, solo se un numero crescente di porti in tutto il mondo svilupperà impianti di bunkeraggio dell'ammoniaca a basse emissioni.
Se una nave alimentata ad ammoniaca che parte da Houston può fare rifornimento in altri mercati importanti, il business case per le navi alimentate ad ammoniaca migliora drasticamente. Questi altri mercati potrebbero essere altri potenziali destinatari dei finanziamenti dell'H2 Hub statunitense (ad esempio, Los Angeles, Hawaii, il Pacifico nord-occidentale o New York), ma forse ancora più importante potrebbero essere mercati globali come Singapore e Shanghai, Anversa e Rotterdam, o Jebel Ali e Alessandria d'Egitto, posizionando gli Stati Uniti come esportatori di ammoniaca a basse emissioni e ampliando i potenziali mercati di approvvigionamento. Contemporaneamente, la domanda di combustibile per bunker con ammoniaca da parte della nuova flotta di navi compatibili con l'ammoniaca migliora la redditività e la resilienza dei sistemi di produzione di idrogeno a basse emissioni in quei mercati. Come nell'esempio di autotrasporto descritto in precedenza, la combinazione di hub per l'idrogeno pulito e corridoi di trasporto alimentati ad ammoniaca rafforza sia la produzione che la domanda.
Conclusione: Come il DOE e gli sviluppatori di hub possono sostenere lo sviluppo di corridoi di trasporto puliti
La creazione di collegamenti sinergici tra gli hub H2 e i corridoi di trasporto e spedizione puliti richiede investimenti multi-mercato da parte dei fornitori di carburante, dei proprietari di flotte e di altri partecipanti al mercato; il sostegno e il coordinamento da parte delle agenzie federali e statali; il contributo costruttivo e la supervisione da parte delle comunità, delle ONG e delle università.
Come discusso in precedenza, il DOE, il DOT e altre agenzie governative statunitensi stanno lavorando su più fronti per attuare le disposizioni chiave dell'IIJA e dell'Inflation Reduction Act che sosterranno la diffusione di tecnologie di produzione e utilizzo di energia pulita, tra cui l'idrogeno e i veicoli a zero emissioni. Tuttavia, si può fare di più per garantire che i programmi H2 Hubs e Corridoi puliti siano ben coordinati. I sette beneficiari delle sovvenzioni del programma del DOE e del DOT "per accelerare la creazione di corridoi per veicoli a emissioni zero" coprono i sistemi autostradali di tutto il Paese e, nel frattempo, quasi tutti gli Stati degli USA sono rappresentati nei progetti di hub proposti al programma H2 Hubs del DOE. Non si sa ancora in che misura i sette corridoi finanziati coincidano geograficamente con gli hub regionali per l'idrogeno, perché i beneficiari dei finanziamenti del programma Regional Clean Hydrogen Hubs non saranno annunciati prima della fine dell'anno.
In alcune delle regioni candidate all'hub H2 è già in corso un lavoro sostanziale e potrebbe procedere indipendentemente dalle decisioni di finanziamento del DOE. Di conseguenza, CATF è in contatto con il DOE, gli sviluppatori di hub per l'idrogeno, le aziende di autotrasporto e altri soggetti per evidenziare le opportunità di collegare in modo costruttivo lo sviluppo di corridoi puliti e lo sviluppo di hub H2. Stiamo incoraggiando gli sviluppatori di progetti di hub H2 a cercare modi per integrare i piani di corridoi puliti nella loro strategia, in parte coinvolgendo entità come Cummins, GTI Energy, CALSTART e Utah State University che hanno ricevuto sovvenzioni iniziali per i corridoi puliti dal DOE e prevedono di supportare le infrastrutture di rifornimento di idrogeno come parte dei loro progetti.
Data la probabile importanza dell'idrogeno per la decarbonizzazione degli autocarri pesanti a lungo raggio, il DOE e il DOT dovrebbero tenere conto dello sviluppo degli H2 Hub nel determinare quando e come espandere il programma dei corridoi puliti, e le agenzie dovrebbero dare priorità allo sviluppo di infrastrutture per il rifornimento di idrogeno lungo i percorsi che si estendono tra le regioni degli H2 Hub. Inoltre, i richiedenti degli H2 Hub e il DOE dovrebbero considerare come i corridoi puliti possano essere sfruttati per migliorare la certezza della domanda e creare benefici significativi per le comunità. Quando le selezioni saranno annunciate nel corso dell'autunno, CATF si augura di collaborare con i beneficiari delle sovvenzioni per i corridoi puliti, con gli assegnatari degli H2 Hub e con altri soggetti interessati per sostenere lo sviluppo di un ecosistema di idrogeno pulito collegato in tutti gli Stati Uniti.
Si prega di contattare Anna Menke([email protected]), Senior Manager Hydrogen Hubs, o Jonathan Lewis ([email protected]), Direttore della Decarbonizzazione dei trasporti, per domande o commenti sugli hub dell'idrogeno e sui corridoi di trasporto.
