Quando l'idrogeno a basse emissioni è veramente a basse emissioni? CATFUn nuovo strumento aiuta a fare chiarezza

L'idrogeno a basse emissioni sta emergendo come elemento critico delle strategie di decarbonizzazione in tutto il mondo. L'idrogeno è interessante per la sua versatilità sia come materia prima industriale indispensabile sia come combustibile a zero emissioni in settori dell'economia particolarmente difficili da elettrificare. Questi settori sono talvolta definiti "no-regrets", ossia settori in cui l'idrogeno sarà essenziale per completare i processi industriali o in cui non sono disponibili altre opzioni di decarbonizzazione efficienti dal punto di vista energetico o economiche.  

Tuttavia, mentre i governi introducono leggi per promuovere lo sviluppo dell'idrogeno pulito, è fondamentale che le emissioni provenienti da tutta la catena di approvvigionamento dell'idrogeno proposta - compresi la produzione e il trasporto dell'idrogeno - non ne annullino i vantaggi. Per illustrare questo punto CATF ha sviluppato l'Hydrogen Delivered Lifecycle Analysis Tool (_H2DLAT), che consente agli utenti di calcolare e confrontare le emissioni derivanti da diversi percorsi di produzione e trasporto dell'idrogeno. 

Come le diverse giurisdizioni definiscono l'idrogeno pulito? 

Data l'ambizione di aumentare la produzione di idrogeno pulito, le autorità di regolamentazione di tutto il mondo stanno sviluppando definizioni legali di ciò che costituisce idrogeno "pulito", "rinnovabile" o "a basse emissioni di carbonio". 

Un elemento chiave di queste definizioni è la portata delle emissioni prese in considerazione (vedi Figura 1). La maggior parte delle definizioni considera le emissioni derivanti dalla sola produzione di idrogeno - che di per sé può variare a seconda del processo - e non tiene conto delle emissioni derivanti dal trasporto dell'idrogeno. Questa attenzione limitata alla produzione è controproducente in quanto, a seconda di come l'idrogeno viene trasportato, le emissioni totali del ciclo di vita possono essere pari o superiori a quelle derivanti dalla produzione di idrogeno, annullando potenzialmente i vantaggi dell'utilizzo di idrogeno pulito. 

Nell'UE, la Direttiva sulle Energie Rinnovabili (RED) e la prossima Direttiva sui Mercati dell'Idrogeno stabiliscono le definizioni fondamentali di idrogeno "rinnovabile" e "a basse emissioni di carbonio". Ad esempio, per essere considerato "rinnovabile", l'idrogeno deve avere almeno il 70% in meno di emissioni di gas serra rispetto a un combustibile fossile di riferimento, considerando le emissioni totali del ciclo di vita, dalla produzione al consumo, includendo in particolare anche il trasporto. 

Sebbene negli Stati Uniti non esista una definizione ufficiale di idrogeno "pulito", esistono politiche che rendono importante determinare con precisione le emissioni del ciclo di vita dell'idrogeno. I produttori di idrogeno possono richiedere il credito d'imposta per la produzione di idrogeno pulito di cui alla Sezione 45V dell'Inflation Reduction Act solo se le emissioni del ciclo di vita dell'idrogeno prodotto sono inferiori a 4 kg_CO2e/ kg_H2. La stessa soglia di 4 kg_CO2e/ kg_H2 è utilizzata nel Clean Hydrogen Production Standard, che viene utilizzato dal Dipartimento dell'Energia per valutare le richieste per i suoi programmi sull'idrogeno, come i Regional Clean Hydrogen Hubs. A differenza della definizione dell'UE, tuttavia, i limiti per il calcolo delle emissioni negli Stati Uniti sono well-to-gate, ovvero riguardano solo la produzione di idrogeno ed escludono il trasporto dell'idrogeno.  

Che cos'è l'H2DLAT? 

Per fornire una maggiore comprensione delle potenziali emissioni derivanti dai vari percorsi di produzione e trasporto dell'idrogeno e il loro allineamento con le soglie internazionali, CATF ha sviluppato H2DLAT, che mira a coprire le principali fonti di emissione durante l'intero ciclo di vita dell'idrogeno fornito, tra cui: 

• Input: emissioni da materie prime e fonti energetiche, comprese le emissioni a monte di fonti energetiche rinnovabili e gas naturale. 

• Processi: emissioni associate ai processi di produzione dell'idrogeno, compresa l'anidride carbonica (_CO2) prodotta dalla materia prima nei percorsi del gas naturale e le emissioni delle fonti energetiche per il funzionamento del reformer e dell'unità di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS).  
• Trasporto: emissioni derivanti dalla conversione e dalla riconversione da/verso il vettore idrogeno (calore ed elettricità), emissioni derivanti dal trasporto via nave, camion e condutture e perdite di idrogeno dalla conversione/riconversione durante il trasporto. 

Ci sono alcune esenzioni di fonti di emissioni dallo strumento web. Le emissioni derivanti dalla costruzione, dalla produzione e dallo smantellamento delle apparecchiature sono escluse a causa del loro impatto relativamente minore rispetto ad altre fonti, ad eccezione di quelle associate alle energie rinnovabili. Le emissioni a monte delle fonti di energia rinnovabile sono considerate in quanto costituiscono l'unica componente di emissioni di queste fonti energetiche e non sono in genere trascurabili, in particolare se confrontate con le emissioni derivanti dalla produzione di riformatori di metano, ad esempio (anche se per i contesti politici che non considerano le emissioni di produzione a monte delle energie rinnovabili, questa aggiunta può essere aggirata selezionando "zero carbon" come fonte di elettricità all'interno dello strumento). Anche le emissioni derivanti dallo stoccaggio dell'idrogeno e dalla distribuzione finale all'utente finale esulano dall'ambito dello strumento web, poiché possono variare notevolmente a seconda del caso d'uso specifico. 

Per ulteriori dettagli sullo strumento web, comprese le ipotesi, la portata e le varie considerazioni sulle fonti di gas naturale, la CCS e l'elettrolisi, si rimanda al "Documento di riferimento" pubblicato insieme allo strumento. Gli utenti hanno anche accesso ai dati di input utilizzati. 

Punti di forza 

Affinché l'idrogeno pulito possa svolgere il suo ruolo di soluzione per la decarbonizzazione in settori difficili da abbattere, è fondamentale considerare le emissioni lungo l'intera catena del valore. Trascurare le emissioni importanti del ciclo di vita può distorcere la nostra percezione di quanto l'idrogeno che utilizziamo sia davvero vantaggioso per il clima. 

Esiste una discussione globale sulle importazioni/esportazioni di idrogeno - con alcune potenzialmente estese a più continenti - eppure molti schemi e regolamenti di certificazione dell'idrogeno si concentrano esclusivamente sulle emissioni generate durante la produzione di idrogeno. Il disallineamento tra gli schemi di certificazione e le nostre aspettative di importazione/esportazione è evidente e deve essere affrontato prima che volumi significativi di idrogeno vengano commercializzati attraverso i continenti. 

Quando le emissioni complessive associate all'idrogeno consegnato superano significativamente quelle derivanti dalla sua produzione, ci si chiede se affidarsi all'idrogeno trasportato dall'altra parte del mondo, anche se derivato da energie rinnovabili, sia davvero la strategia di decarbonizzazione più efficace. Sarebbe molto problematico e controproducente per gli sforzi di decarbonizzazione se finissimo per utilizzare idrogeno importato con emissioni superiori a quelle dell'idrogeno grigio convenzionale prodotto localmente, etichettandolo come "pulito". Ampliando la portata delle emissioni del ciclo di vita dell'idrogeno per tener conto del trasporto, lo strumento H2DLAT può fornire indicazioni preziose e supportare un processo decisionale efficace. 

CATF sta collaborando strettamente con i principali stakeholder dell'industria, del mondo accademico e del governo per sostenere l'inclusione di tutte le emissioni lungo l'intera catena di valore dell'idrogeno fornito nei programmi internazionali di certificazione dell'idrogeno. Questo sforzo include l'incorporazione di stime chiare, credibili e realistiche delle emissioni di metano a monte. CATF si augura di continuare a lavorare per garantire che l'idrogeno pulito sia adeguatamente contabilizzato in modo da poter contribuire alla decarbonizzazione dei settori "senza rimpianti" delle nostre economie.