Idrogeno pulito per la decarbonizzazione della Polonia

Informazioni su questo brief
Questo policy brief fornisce cinque raccomandazioni che possono contribuire a rafforzare la prossima iterazione della Poland Hydrogen Strategy e a sostenere la Polonia nell'implementazione di un'economia pulita dell'idrogeno di successo.
La Polonia deve affrontare sfide significative nella transizione verso un sistema energetico decarbonizzato, data la sua storica dipendenza dal carbone e la necessità di diversificare i combustibili fossili. Per garantire una transizione sostenibile, resiliente e giusta, il Paese deve attuare un piano completo e specifico per ogni settore, che metta in campo un portafoglio diversificato di soluzioni di decarbonizzazione, tra cui l'elettrificazione, la cattura e lo stoccaggio dell'anidride carbonica e i combustibili a zero emissioni, tra cui l'idrogeno pulito e i suoi derivati.
Che cos'è l'idrogeno pulito?
La maggior parte dell'idrogeno prodotto oggi avviene attraverso il reforming a vapore o autotermico del metano (SMR/ATR) dal gas naturale, con una percentuale minore prodotta attraverso la gassificazione del carbone, ed è ad alta intensità di emissioni, con un'emissione globale di quasi 1 Gt di anidride carbonica all'anno.
Esistono diversi modi per produrre idrogeno "pulito "1 in cui le emissioni di gas serra associate sono significativamente ridotte o eliminate del tutto. Le vie di produzione includono l'installazione di tecnologie di cattura del carbonio in un impianto SMR/ATR e il controllo delle perdite di metano a monte, oppure l'elettrolisi ad acqua alimentata da fonti energetiche a basse emissioni di carbonio, come l'eolico e il solare, il nucleare o altre opzioni energetiche emergenti come la geotermia da roccia supercalda.
Perché la Polonia ha bisogno di idrogeno pulito?
L'idrogeno pulito può essere una leva fondamentale per la transizione della Polonia verso un'economia a zero emissioni. Il Paese è già il terzo produttore di idrogeno in Europa, ottenuto quasi esclusivamente dal reforming a vapore del gas naturale ad alta intensità di carbonio. L'idrogeno viene utilizzato principalmente come materia prima e combustibile nel significativo settore industriale polacco, in particolare nella raffinazione del petrolio, nella petrolchimica e nella produzione di fertilizzanti - settori che contribuiscono collettivamente a circa il 14% delle emissioni nazionali di gas serra.
Anche altri settori possono trarre vantaggio dall'applicazione dell'idrogeno pulito laddove non è attualmente utilizzato, come ad esempio quello dei trasporti. Il settore dei trasporti polacco contribuisce a quasi il 18% delle emissioni totali di gas serra e, sebbene una parte significativa sarà probabilmente compensata dall'elettrificazione dei veicoli, alcuni segmenti hanno limitate possibilità di decarbonizzazione.
La domanda di idrogeno in Polonia potrebbe superare i 100 TWh, oltre 3 milioni di tonnellate, entro il 2040.2 Tuttavia, la Polonia si troverà probabilmente di fronte a risorse limitate per soddisfare questa quantità interamente attraverso la produzione interna di idrogeno pulito.
La Strategia nazionale polacca per l'idrogeno (PHS), pubblicata nel 2021, ha stabilito sei obiettivi iniziali fino al 2030 che daranno il via all'economia dell'idrogeno pulito. La PHS è un primo passo lodevole, ma richiede un aggiornamento con una maggiore granularità sui piani di produzione su misura, la prioritizzazione degli off-taker e un quadro politico di misure che sosterranno la razionalizzazione dell'implementazione dell'idrogeno pulito, in particolare nel medio-lungo termine (2030-2050).
Questo policy brief fornisce cinque raccomandazioni che possono contribuire a rafforzare la prossima iterazione del PHS e a sostenere la Polonia nell'implementazione di un'economia pulita dell'idrogeno di successo.
Raccomandazioni
1. Privilegiare i distributori di idrogeno pulito nei settori senza rimpianti
Date le limitate risorse energetiche nazionali della Polonia per la produzione di idrogeno pulito - sia in termini di fornitura di gas naturale che di capacità di energia rinnovabile - l'idrogeno pulito dovrebbe essere considerato una molecola preziosa e utilizzato prioritariamente nei settori più difficili da abbattere. Questi settori, noti anche come settori "senza rimpianti", sono spesso quelli in cui l'idrogeno ad alta intensità di carbonio viene utilizzato oggi e in cui la diffusione di altre opzioni di decarbonizzazione energeticamente ed economicamente vantaggiose non è fattibile(Figura 1).
Il PHS evidenzia diversi settori come off-taker prioritari per l'idrogeno pulito in arrivo, che includono senza rimpianti i segmenti dell'industria pesante, dell'energia, del riscaldamento e dei trasporti. Sebbene il PHS ponga le basi per lo sviluppo del mercato nazionale polacco dell'idrogeno pulito, la mancanza di una prioritizzazione dei distributori basata su dati concreti (in particolare nel breve e medio termine) rischia di distorcere il mercato dell'idrogeno e di limitare le forniture ai settori che ne hanno più bisogno. Le alternative per la produzione di energia e la fornitura di riscaldamento - come l'energia solare ed eolica, le pompe di calore e il teleriscaldamento - potrebbero offrire migliori benefici in termini di costi, energia ed emissioni, oltre a ridurre i rischi per lasicurezza3.
La Polonia è quindi incoraggiata a dare priorità alla diffusione dell'idrogeno pulito nei settori "no regrets", in modo che le industrie esistenti possano iniziare a decarbonizzarsi senza mettere a rischio le loro attività. L'idrogeno pulito fornisce uno strumento essenziale per ridurre le emissioni in alcuni settori, ma non dovrebbe essere distribuito indiscriminatamente a tutti i settori come se ogni potenziale uso finale avesse gli stessi meriti, soprattutto considerando le limitate risorse nazionali.
Figura 1: CATF classifica di priorità dei potenziali settori di utilizzo finale dell'idrogeno pulito.

La Polonia ha il potenziale per sfruttare le iniziative volte a costruire il proprio ecosistema dell'idrogeno pulito in collaborazione con gli operatori del settore senza rimpianti. Un esempio è rappresentato dalla creazione di Hydrogen Valleys, reti co-localizzate a livello regionale di infrastrutture per la produzione, la distribuzione e l'utilizzo finale dell'idrogeno. Questi progetti dimostrativi su larga scala, che coprono l'intera catena del valore, hanno il potenziale per costruire e scalare una rete di idrogeno pulito dal basso verso l'alto, raggruppata intorno ai settori di utilizzo finale dell'industria pesante che hanno più bisogno della molecola. La Polonia prevede almeno cinque Hydrogen Valley nazionali4 e finora sono stati annunciati oltre 10 accordi di Valley5. I politici devono garantire che i settori senza rimpianti siano al centro di questi sviluppi e siano ben coordinati in tutto il Paese per assicurarne ilsuccesso6.
Figura 2: Concetto di progettazione della Hydrogen Valley

2. Concentrarsi sui segmenti del settore dei trasporti in cui l'idrogeno pulito è più necessario.
Oltre ai settori "no regrets", l'idrogeno pulito sarà probabilmente necessario per decarbonizzare segmenti del settore dei trasporti - come il trasporto marittimo, l'aviazione e forse parti del trasporto stradale pesante - in cui l'elettrificazione sarà difficile o impraticabile.
Nel settore dell'aviazione, l'idrogeno pulito sarà necessario per migliorare i carburanti sostenibili per l'aviazione a base di biomassa (bio-SAF), per sintetizzare il carburante per jet dall'idrogeno e dal carbonio catturato (SAF sintetico) e, potenzialmente, per alimentare gli aerei che utilizzano direttamente l'idrogeno come carburante. Tuttavia, le materie prime a base di biomassa sono limitate e la produzione di carburante sintetico è al momento tecnicamente ed economicamente impegnativa.
L'ammoniaca pulita è un forte concorrente come combustibile sostenibile per il trasporto marittimo, a condizione che sia prodotta a partire da idrogeno pulito e che non sottragga volumi disponibili alle altre applicazioni attuali dell'ammoniaca. Un altro combustibile a basse emissioni di carbonio potrebbe essere il metanolo e molte navi da carico costruite oggi incorporano la capacità di utilizzare un doppio combustibile per gestire un futuro mix di petrolio marino e metanolo. Tuttavia, per garantire che il carburante sia a basse emissioni di carbonio, sarebbe necessario procurarsi atomi di carbonio "sostenibili" per il processo di produzione del metanolo, che potrebbero essere disponibili in quantità limitate.
Per il trasporto su strada, i veicoli a celle a combustibile a idrogeno a lungo raggio possono svolgere un ruolo importante, insieme ai veicoli elettrici a batteria, nella decarbonizzazione degli autocarri e di altri veicoli stradali pesanti. L'implementazione in Polonia, tuttavia, sarà determinata da diversi fattori, tra cui i costi, la disponibilità di carburante e di infrastrutture di rifornimento e le emissioni del ciclo di vita da ruota a ruota. Altri veicoli stradali, come le autovetture leggere, potrebbero trarre vantaggio dal privilegiare l'elettrificazione come percorso principale per la decarbonizzazione, per ragioni di costo e di scalabilità.
Date le sue industrie consolidate e consistenti in questi tre segmenti di trasporto evidenziati, la Polonia dovrebbe considerare come dare priorità alla disponibilità di idrogeno pulito per la sua futura decarbonizzazione, man mano che le relative tecnologie di trasporto basate sull'idrogeno iniziano a scalare.
3. Implementare un approccio di opzionalità tecnologica per la produzione di idrogeno pulito.
Il PHS indica già che adotterà un approccio di opzionalità tecnologica per la produzione interna di idrogeno pulito. Tale approccio utilizzerà tutti i percorsi di produzione pulita disponibili per garantire un approvvigionamento sufficiente, considerando le limitate risorse energetiche nazionali di cui dispone la Polonia e l'Europa nel suo complesso. Ad esempio, l'SMR/ATR con cattura del carbonio installata ha il potenziale per essere scalato rapidamente rispetto all'idrogeno a base elettrolitica, poiché la tecnologia di reforming è più matura e la fonte di energia in ingresso è oggi più facilmente disponibile. Inoltre, l'utilizzo di scarsa energia rinnovabile per produrre idrogeno nel breve-medio termine potrebbe essere controproducente dal punto di vista dell'impiego delle risorse, in particolare mentre la rete nazionale deve ancora essere decarbonizzata.
L'idrogeno pulito prodotto deve essere misurato rispetto ai meriti di riduzione delle emissioni di gas serra basati su una rigorosa contabilizzazione delle emissioni. CATFLo strumento di analisi del ciclo di vita (LCA)7 consente agli utenti di calcolare e confrontare diversi profili di emissioni associati ai percorsi dell'idrogeno pulito fornito, che coprono la produzione e il trasporto, per cogliere le emissioni lungo l'intera catena del valore. La Polonia è incoraggiata a collaborare con i suoi vicini, con l'UE e con i potenziali partner commerciali per implementare un quadro collettivo di certificazione dell'idrogeno pulito e standard rigorosi, in modo che qualsiasi idrogeno pulito prodotto o consegnato in Polonia sia veramente a basse emissioni di carbonio.
La Polonia deve garantire che l'approccio dell'opzionalità tecnologica sia effettivamente attuato, riducendo il rischio di concorrenza e di compromesso tra una tecnologia di produzione e l'altra e consentendo al mercato dell'idrogeno pulito di scalare in modo tempestivo ed efficace.
Figura 3: Percorsi di produzione di idrogeno pulito

4. Pianificare con attenzione e precisione il trasporto e il commercio dell'idrogeno.
Nel fissare gli obiettivi per l'idrogeno pulito, la Polonia dovrebbe prevedere attentamente la propria domanda nazionale di idrogeno, identificando quale quota può essere soddisfatta con la produzione nazionale e quale quota dovrà essere importata. Qualsiasi deficit nella produzione nazionale dovrebbe essere soddisfatto con i metodi di importazione più efficienti in termini di costi e di energia dalle regioni vicine.
CATF L'analisi8 conclude che il trasporto dell'idrogeno su larga scala sarà difficile, a causa delle proprietà intrinseche della molecola, e che i metodi di trasporto più economici ed efficienti dal punto di vista energetico saranno quelli provenienti da Paesi o regioni vicine, sia attraverso condutture che attraverso il trasporto marittimo di ammoniaca pulita per uso diretto9 (ad esempio per la produzione di fertilizzanti o come carburante marittimo). Rispetto ad altri metodi di importazione via nave, come l'idrogeno liquefatto o il vettore di idrogeno organico liquido (LOHC), l'ammoniaca è molto più economica e stabile da trasportare via nave e camion. Inoltre, l'ammoniaca dispone già di una rete di trasporto e di una catena del valore consolidate, che possono essere scalate più rapidamente per adattarsi alla sua potenziale crescita come combustibile e materia prima decarbonizzata.
Laddove è necessario importare idrogeno, si raccomanda il trasporto tramite condutture dai Paesi limitrofi, in particolare quando le distanze di importazione sono relativamente brevi. Per evitare iniziative costose ma alla fine infruttuose e beni incagliati, la Polonia deve valutare e selezionare attentamente i percorsi più efficienti per l'importazione di idrogeno e ammoniaca e coordinarsi strettamente sui progetti internazionali prima di effettuare investimenti significativi.
Figura 4: Percorsi di trasporto e stoccaggio dell'idrogeno

5. Utilizzare i meccanismi disponibili per sostenere i progetti più promettenti sull'idrogeno pulito.
La Polonia dovrebbe sfruttare i meccanismi di sostegno esistenti a livello UE11, nazionale e regionale e prendere in considerazione la creazione di meccanismi aggiuntivi che forniscano sostegno ai progetti più promettenti sull'idrogeno pulito. Tali progetti dovrebbero riguardare lo sviluppo e la diffusione dell'intera catena del valore dell'idrogeno pulito, comprendendo la produzione, il trasporto e l'utilizzo da parte degli off-taker. La Polonia deve lavorare a stretto contatto con i funzionari dell'UE per ottenere il sostegno necessario a sviluppare la sua economia energetica pulita come Stato membroprioritario12.
I progetti campione dovrebbero essere identificati e classificati come prioritari, attenuando eventuali ostacoli all'accesso a tale sostegno. Ad esempio, qualsiasi finanziamento pubblico relativo allo sviluppo dell'idrogeno pulito dovrebbe essere aperto a tutte le forme di idrogeno che sono veramente a basse emissioni di carbonio, sulla base di progetti che sposteranno l'ago della decarbonizzazione (piuttosto che sulla base di un codice colore arbitrario) e scaleranno l'economia dell'idrogeno pulito in modo tempestivo ed efficiente.
La Polonia deve coinvolgere nella pianificazione e nell'implementazione dell'idrogeno pulito le industrie rilevanti dal punto di vista della domanda, provenienti da settori che non hanno rimpianti, e lavorare per creare partenariati pubblico-privati per garantire l'assorbimento e una maggiore possibilità che i progetti raggiungano una decisione finale di investimento (FID).
Inoltre, la Polonia deve anche considerare le implicazioni socio-economiche di qualsiasi progetto di idrogeno pulito, per costruire il sostegno locale e dimostrare i benefici regionali, compresi i vantaggi per la forza lavoro e l'economia locale, oltre a garantire che qualsiasi sviluppo di idrogeno produca benefici ambientali, come il miglioramento della qualità dell'aria e la disponibilità e sicurezza dell'acqua.
Per ulteriori informazioni, visitare il sito A Vision for Poland's Clean Energy Transition.
AVERE DOMANDE?
Per ulteriori informazioni su questo lavoro, contattare:
Alex Carr: [email protected]
Tamara Lagurashvili: [email protected]
Note a piè di pagina
- La definizione di idrogeno pulito comprende sia le vie di produzione dell'idrogeno "rinnovabile" che altre vie di produzione dell'idrogeno "a basse emissioni di carbonio", regolarmente indicate come idrogeno "verde", "blu" e "rosa".
- https://www.trade.gov/market-intelligence/poland-green-hydrogen
- L'uso dell'idrogeno in alcuni contesti (ad esempio, il riscaldamento domestico) presenta rischi per la sicurezza a causa della sua elevata tendenza alle perdite e del suo intervallo di accensione che è sei volte superiore a quello del gas naturale.
- https://h2poland.eu/en/categories/hydrogen-valleys/public-perception/doliny-wodorowe-w-polsce/
- https://arp.pl/en/what-we-do/energy-transformation/hydrogen-valleys/
- Si veda il documento di CATFper le raccomandazioni sull'implementazione di una Hydrogen Valley europea di successo: https://www.catf.us/resource/roadmap- deployment-eu-hydrogen-valleys/
- Vedere: https://www.catf.us/hydrogen-lifecycle-analysis-tool/
- Vedi: https://www.catf.us/resource/techno-economic-realities-long-distance-hydrogen-transport/
- Il cracking dell'ammoniaca per liberare idrogeno puro comporta notevoli penalizzazioni energetiche, dovute al processo di deidrogenazione, rendendo il trasporto dell'idrogeno ancora meno efficiente e più costoso.
- Un esempio di Hydrogen Valley è il progetto "Hydrogen Delta", che copre un cluster regionale di industria pesante in Belgio e nei Paesi Bassi: https://www.smartdeltaresources.com/en/hydrogen-delta
- Come il Fondo per l'innovazione (compresa la Banca dell'idrogeno dell'UE) e il programma Hydrogen Valleys (finanziato attraverso la Clean Hydrogen Partnership).
- Ad esempio, l'UE ha stanziato 158 milioni di euro per sostituire parzialmente l'idrogeno convenzionale "grigio" con l'idrogeno elettrolitico in una raffineria e in un impianto petrolchimico a Danzica Vedi: https://www.hydrogeninsight.com/industrial/eu-approves-158m-polish-grant-for-green- hydrogen-plant-that-will-partially-replace-refinery-s-grey-h2/2-1-1433166