L’idrogeno: Un Vettore Energetico per un Futuro a Basse Emissioni

Da decenni l’idrogeno cattura l’attenzione di ricercatori e ingegneri per il suo enorme potenziale come fonte energetica. Essendo l’elemento più abbondante nell’universo, la sua presenza è evidente anche nell’acqua (H₂O), dove due atomi di idrogeno si legano a uno di ossigeno con un’energia notevole. Separare questo legame richiede ingenti quantità di energia, ma quando tale energia proviene da fonti rinnovabili, il risultato è una risorsa pulita e versatile. Inoltre, l’idrogeno è un componente della molecola di metano (CH₄), facilitando l’integrazione con le infrastrutture già esistenti, come i gasdotti.

L’obiettivo strategico di numerosi Paesi, e in particolare dell’Europa, è quello di ridurre gradualmente l’uso di combustibili fossili. Ciò si realizza, tra l’altro, mantenendo attivi settori fondamentali come quello della produzione di caldaie, adattandosi però a un contesto in cui il gas naturale cede il passo a soluzioni più sostenibili. L’approfondimento che segue si concentra su tre aspetti principali:

• Le potenzialità dell’idrogeno;

• Le criticità da superare;

• Le applicazioni pratiche, con un focus sul settore edilizio.

Strategie Energetiche in Europa e in Italia

Negli ultimi anni, l’idrogeno è stato inserito nei piani di transizione energetica dell’Unione Europea. Dal Green Deal europeo al Recovery and Resilience Facility, il suo impiego è destinato a interessare settori strategici quali:

• Il trasporto pesante;

• Il riscaldamento residenziale;

• Processi industriali ad alta intensità termica (come la raffinazione).

Anche il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) italiano punta fortemente sull’idrogeno rinnovabile, destinando ingenti investimenti per supportare la trasformazione delle industrie inquinanti e sviluppare “Hydrogen Valleys” – aree in cui la produzione e l’utilizzo locale di idrogeno possano creare sinergie economiche e tecnologiche.

Metodi di Produzione: Da Fossili a Rinnovabili

L’idrogeno si può ottenere in diverse modalità, ciascuna con peculiarità e ambiti di applicazione:

• Reforming del Metano:
  Il metodo più diffuso prevede la reazione tra metano (CH₄) e vapore acqueo a temperature elevate (700–1100 °C). Questa reazione, detta steam reforming, consente la produzione su larga scala, anche se comporta il rilascio di CO₂ se non si adotta un approccio di cattura delle emissioni.

• Elettrolisi dell’Acqua:
  Un processo in cui la corrente elettrica scinde l’acqua nei suoi componenti, generando idrogeno e ossigeno. Utilizzando energia da fonti rinnovabili, questo metodo produce quello che viene definito “idrogeno verde”, privo di emissioni.

• Fotoconversione:
  Ispirata al meccanismo della fotosintesi, questa tecnologia sfrutta la luce solare per scindere la molecola dell’acqua. Pur essendo ancora in fase di sviluppo, rappresenta una strada promettente per ottenere idrogeno a costi competitivi.

Le ricerche attuali si concentrano soprattutto su elettrolisi e fotoconversione, poiché offrono il maggior potenziale per applicazioni future, in particolare in edilizia.

Stoccaggio e Trasporto: Sfide Tecnologiche

Una delle principali difficoltà nell’utilizzo diffuso dell’idrogeno risiede nel suo stoccaggio e trasporto, dovuto a caratteristiche intrinseche quali la bassa densità energetica e l’elevata infiammabilità. Le soluzioni in via di sviluppo includono:

• Stoccaggio in Forma Gassosa:
  Conservare l’idrogeno ad alta pressione (tra 350 e 700 bar) permette di sfruttare l’infrastruttura dei gasdotti esistenti, integrando piccole percentuali di idrogeno nel metano.

• Stoccaggio Liquido:
  Abbassando la temperatura fino a condizioni criogeniche, l’idrogeno viene mantenuto in forma liquida. Questa soluzione, sebbene energeticamente intensa, garantisce una maggiore densità di stoccaggio.

• Legame Chimico:
  Impiegare materiali specifici (come idruri o nanostrutture di carbonio) consente di “immagazzinare” l’idrogeno in modo stabile attraverso processi di adsorbimento o assorbimento.

Ognuna di queste tecnologie comporta costi e rischi, in particolare per quanto riguarda la sicurezza, data la propensione dell’idrogeno a reagire violentemente in presenza di ossidanti.

L’Idrogeno in Edilizia: Opportunità e Sperimentazioni

Il settore edilizio, caratterizzato da un elevato consumo energetico, rappresenta un campo di applicazione cruciale per l’idrogeno. Numerosi progetti pilota hanno già dimostrato come:

• Caldaie “ready for H₂” possano funzionare con miscele di idrogeno e metano;

• In alcune installazioni residenziali, l’idrogeno immesso in rete garantisca riscaldamento e produzione di acqua calda con zero emissioni di ossidi di carbonio.

Ad esempio, recenti sperimentazioni in Europa hanno visto l’installazione di caldaie a idrogeno in abitazioni unifamiliari, dimostrando che, con le giuste modifiche tecniche e normative, è possibile integrare questo vettore energetico nelle infrastrutture esistenti senza alterarne le prestazioni.

Confronto con le Pompe di Calore e Prospettive di Sviluppo

È importante evidenziare che, nonostante l’idrogeno offra una soluzione innovativa per sostituire i combustibili fossili, non va direttamente paragonato alle pompe di calore. Studi socio-economici hanno messo in luce come le pompe di calore, oltre a garantire significativi risparmi energetici, possano contribuire a una riqualificazione degli edifici e a una crescita dell’occupazione. Le attuali tecnologie a idrogeno, seppur in rapido sviluppo, richiedono ancora ulteriori ottimizzazioni per essere competitive sotto il profilo dell’efficienza.

Organizzazioni di settore, come l’associazione italiana H2IT e l’European Heating Industry (EHI), stanno proponendo soluzioni per integrare le celle a combustibile nei nuovi progetti edilizi e per rivedere normative che agevolino l’adozione dell’idrogeno anche in contesti residenziali e commerciali.

Verso un Futuro Sostenibile con l’Idrogeno Verde

Guardando alle prospettive future, l’idrogeno prodotto da fonti rinnovabili – l’idrogeno verde – è destinato a giocare un ruolo chiave nella transizione energetica. L’integrazione di impianti per l’autoproduzione di energia, combinati con tecnologie innovative come le celle a combustibile, potrà contribuire a creare sistemi energetici più resilienti e meno dipendenti dai combustibili fossili.

In sintesi, sebbene esistano ancora sfide tecniche e normative da affrontare, l’idrogeno rappresenta una risorsa strategica per la decarbonizzazione e la trasformazione del settore energetico. Le attuali ricerche e gli investimenti a livello europeo e nazionale indicano una chiara direzione: lavorare oggi per far dell’idrogeno un pilastro della nostra transizione verso un futuro sostenibile e a basse emissioni.