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Mercato dell'idrogeno in Italia
Gli scenari di mercato per l'idrogeno in Italia
Paolo Mutti - Energy & Strategy Politecnico di Milano
Sommario
- Le proprietà dell'idrogeno
- La filiera dell'idrogeno
- I possibili offtaker della filiera: industria, trasporti, riscaldamento, generazione elettrica
Domanda di idrogeno: situazione as is a livello globale
Domanda totale di idrogeno per Paese (EU) 2019 e per segmento
Le proprietà dell'idrogeno
Identificato il ruolo cruciale che l'idrogeno può giocare nel più ampio processo di decarbonizzazione dell'economia mondiale, è opportuno elencare e valutare i vantaggi e gli svantaggi connessi alle caratteristiche intrinseche dell'elemento chimico.
L'idrogeno
risulta quindi essere un vettore energetico dotato delle seguenti caratteristiche:
- Non disponibile in giacimenti naturali (come molecola H2)
- Basso contenuto energetico per unità di volume
- Temperatura di liquefazione molto bassa
- Elemento più presente sulla Terra (in forma atomica H)
- Alto contenuto energetico per unità di massa
- Stoccabile anche in forma liquida
I possibili offtaker della filiera
Uno dei principali elementi da tenere in considerazione nello sviluppo di una filiera dell'idrogeno è senz'altro la presenza sul
territorio di potenziali offtaker in grado di utilizzare l'idrogeno prodotto.
Di seguito sono illustrati i principali utilizzi finali potenziali che possono essere alimentati mediante l'utilizzo dell'idrogeno:
Industria
Attualmente l'utilizzo dell'idrogeno in ambito industriale è quasi esclusivamente legato ai settori chimico, petrolchimico e raffinerie, nei quali viene sfruttato come feedstock per i processi produttivi Solo in parte residua (circa il 2 è trattato come vettore energetico per la produzione di calore a causa soprattutto degli elevati costi di produzione e della scarsa competitività rispetto alle tradizionali fonti energetiche
In uno scenario in cui la disponibilità e il prezzo risultano maggiormente favorevoli, l'idrogeno, insieme all'elettrificazione dei processi a <>, può rappresentare una opportunità per supportare la decarbonizzazione del settore soprattutto per soddisfare al fabbisogno di calore ad alta temperatura necessario in numerosi processi industriali, ad oggi alimentati a fonti fossili
Nel caso di switch del combustibile da fonti fossili ad idrogeno un fattore che deve essere tenuto in considerazione riguarda l'adeguamento tecnologico dei macchinari (quali forni, caldaie, reattori) che in alcuni casi dovranno essere opportunamente modificati o sostituiti per consentire l'utilizzo del nuovo combustibile Ciò comporta ulteriori costi di investimento che incrementano il costo di switch all'utilizzo dell'idrogeno
Trasporti
Per quanto riguarda il settore dei trasporti, la partita dell'idrogeno si giocherà soprattutto nel segmento del trasporto
pesante.
La prima opportunità è rappresenta dal trasporto merci su lungo raggio infatti attraverso l'utilizzo delle fuel cell l'idrogeno può imporsi come alternativa ai BEV, mentre per quanto riguarda le auto e i light commercial vehicle i produttori sembrano essersi orientati verso il <>-
Per il trasporto pubblico si pone la medesima condizione, in quanto per i veicoli urbani a corto raggio la soluzione elettrica sembra essere la più matura, mentre, per le tratte extra urbane a lungo raggio, oltre alla alternativa elettrica, sembra emergere la possibilità di utilizzare anche l'idrogeno tramite le fuel cell.
L'idrogeno, inoltre, può essere convertito in combustibili a base di idrogeno/e fuel (metano sintetico, metanolo, ammoniaca, combustibili sintetici liquidi) che possono essere usati per diverse tipologie di trasporto nelle quali risulta più difficoltosa l'alimentazione elettrica Citando il settore del trasporto navale un significativo vantaggio in termini di riduzione delle emissioni può essere rappresentato dall'utilizzo dall' ammoniaca come combustibile, mentre per il trasporto aereo possono essere utilizzati i jet fuel sintetici.
Riscaldamento
A livello europeo, gli edifici sono responsabili del 40 dei consumi energetici e del 36 delle emissioni di greenhouse gases 1 Così come l'industria e i trasporti, anche il segmento degli edifici richiederà notevoli investimenti per attuare un percorso di decarbonizzazione All'interno dei consumi di un edificio, la quota maggiore di energia viene utilizzata per il riscaldamento, il quale utilizza nella maggior parte dei casi gas metano, al quale seguono in parte minoritaria l'elettricità e gli prodotti petroliferi.
La decarbonizzazione di questo settore, soprattutto nel caso di nuove costruzioni o di ristrutturazioni <>, sembra orientata verso l'impiego dell'energia elettrica come vettore di alimentazione per impianti a pompa di calore.
L'idrogeno può rappresentare una possibile alternativa nel caso di sostituzione degli impianti senza una relativa ristrutturazione degli edifici o nel caso di mancata applicabilità degli impianti a pompa di calore In questo contesto gli impianti di combustione (caldaie e boiler), se recenti sono già pronti ad accettare blend a basse percentuali di idrogeno viceversa, sarà richiesta la sostituzione degli impianti nel caso di utilizzo di elevate percentuali di idrogeno-
Tuttavia, considerando le proprietà chimico fisiche dell'idrogeno non vanno trascurate le problematiche tecniche di
immissione in rete del vettore ad esempio l'ammodernamento delle reti di distribuzione.
Generazione elettrica
La quarta modalità di utilizzo qui considerata (meglio conosciuta come Gas to Power) riguarda la generazione di energia elettrica all'interno di cicli combinati o fuel cell sfruttando come combustibile l'idrogeno Il vantaggio di questa modalità deriva dalla possibilità di stoccare l'idrogeno prodotto sfruttando i picchi giornalieri o stagionali di produzione da fonti rinnovabili per poi generare energia elettrica nei periodi in cui la domanda è più elevata o per prestare servizi di rete sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento.
In un orizzonte di piena decarbonizzazione del sistema elettrico e di stabilizzazione della rete, la flessibilità dell' idrogeno e delle tecnologie annesse potrà potenzialmente rivestire un ruolo chiave in ottica di sistema.
Domanda di idrogeno: situazione as is a livello globale
L'idrogeno e il suo utilizzo industriale hanno origini molto lontane che risalgono a metà dell'ottocento nonostante questo il
mercato attuale dell'idrogeno risulta essere molto limitato ad utilizzi in specifici settori
A livello globale, si registra una domanda di circa 115 milioni di tonnellate annue di idrogeno, di cui circa 73 Mton sono utilizzate come idrogeno puro prevalentemente nel settore della raffinazione petrolifera e dell'industria della produzione di ammoniaca per fertilizzanti che rappresentano circa il 60 della domanda totale.
Altre 42 Mton sono utilizzate sotto forma di miscela con altri gas, principalmente per la produzione di metanolo e per
l'industria siderurgica.
La Presentazione continua con:
- i dati e le tabelle sulla Domanda totale di idrogeno per Paese (EU) 2019
- Domanda totale di idrogeno EU per segmento (kgH2)
- Produzione di idrogeno: situazione as is a livello globale
- I colori dell'idrogeno
- La produzione di idrogeno: idrogeno marrone
- La produzione di idrogeno: idrogeno grigio
- La produzione di idrogeno: idrogeno blu
- La produzione di idrogeno: idrogeno verde
- La produzione di idrogeno: visione d'insieme
- Strategia europea per l'idrogeno
- Strategia europea per l'idrogeno: messaggi chiave
- Strategia nazionale italiana per l'idrogeno
- Progetti pianificati
- PtH cumulativi EU
- Aumenti di capacità e # progetti PtH EU al 2030
- Composizione dei progetti in potenza per tecnologia, fonte e connessione
Identificato il ruolo cruciale che l'idrogeno può giocare nel più ampio processo di decarbonizzazione dell'economia mondiale, è opportuno elencare e valutare i vantaggi e gli svantaggi connessi alle caratteristiche intrinseche dell'elemento chimico.
L'idrogeno
risulta quindi essere un vettore energetico dotato delle seguenti caratteristiche:
- Non disponibile in giacimenti naturali (come molecola H2)
- Basso contenuto energetico per unità di volume
- Temperatura di liquefazione molto bassa
- Elemento più presente sulla Terra (in forma atomica H)
- Alto contenuto energetico per unità di massa
- Stoccabile anche in forma liquida
I possibili offtaker della filiera
Uno dei principali elementi da tenere in considerazione nello sviluppo di una filiera dell'idrogeno è senz'altro la presenza sul
territorio di potenziali offtaker in grado di utilizzare l'idrogeno prodotto.
Di seguito sono illustrati i principali utilizzi finali potenziali che possono essere alimentati mediante l'utilizzo dell'idrogeno:
Industria
Attualmente l'utilizzo dell'idrogeno in ambito industriale è quasi esclusivamente legato ai settori chimico, petrolchimico e raffinerie, nei quali viene sfruttato come feedstock per i processi produttivi Solo in parte residua (circa il 2 è trattato come vettore energetico per la produzione di calore a causa soprattutto degli elevati costi di produzione e della scarsa competitività rispetto alle tradizionali fonti energetiche
In uno scenario in cui la disponibilità e il prezzo risultano maggiormente favorevoli, l'idrogeno, insieme all'elettrificazione dei processi a <
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Trasporti
Per quanto riguarda il settore dei trasporti, la partita dell'idrogeno si giocherà soprattutto nel segmento del trasporto
pesante.
La prima opportunità è rappresenta dal trasporto merci su lungo raggio infatti attraverso l'utilizzo delle fuel cell l'idrogeno può imporsi come alternativa ai BEV, mentre per quanto riguarda le auto e i light commercial vehicle i produttori sembrano essersi orientati verso il <
Per il trasporto pubblico si pone la medesima condizione, in quanto per i veicoli urbani a corto raggio la soluzione elettrica sembra essere la più matura, mentre, per le tratte extra urbane a lungo raggio, oltre alla alternativa elettrica, sembra emergere la possibilità di utilizzare anche l'idrogeno tramite le fuel cell.
L'idrogeno, inoltre, può essere convertito in combustibili a base di idrogeno/e fuel (metano sintetico, metanolo, ammoniaca, combustibili sintetici liquidi) che possono essere usati per diverse tipologie di trasporto nelle quali risulta più difficoltosa l'alimentazione elettrica Citando il settore del trasporto navale un significativo vantaggio in termini di riduzione delle emissioni può essere rappresentato dall'utilizzo dall' ammoniaca come combustibile, mentre per il trasporto aereo possono essere utilizzati i jet fuel sintetici.
Riscaldamento
A livello europeo, gli edifici sono responsabili del 40 dei consumi energetici e del 36 delle emissioni di greenhouse gases 1 Così come l'industria e i trasporti, anche il segmento degli edifici richiederà notevoli investimenti per attuare un percorso di decarbonizzazione All'interno dei consumi di un edificio, la quota maggiore di energia viene utilizzata per il riscaldamento, il quale utilizza nella maggior parte dei casi gas metano, al quale seguono in parte minoritaria l'elettricità e gli prodotti petroliferi.
La decarbonizzazione di questo settore, soprattutto nel caso di nuove costruzioni o di ristrutturazioni <
L'idrogeno può rappresentare una possibile alternativa nel caso di sostituzione degli impianti senza una relativa ristrutturazione degli edifici o nel caso di mancata applicabilità degli impianti a pompa di calore In questo contesto gli impianti di combustione (caldaie e boiler), se recenti sono già pronti ad accettare blend a basse percentuali di idrogeno viceversa, sarà richiesta la sostituzione degli impianti nel caso di utilizzo di elevate percentuali di idrogeno-
Tuttavia, considerando le proprietà chimico fisiche dell'idrogeno non vanno trascurate le problematiche tecniche di
immissione in rete del vettore ad esempio l'ammodernamento delle reti di distribuzione.
Generazione elettrica
La quarta modalità di utilizzo qui considerata (meglio conosciuta come Gas to Power) riguarda la generazione di energia elettrica all'interno di cicli combinati o fuel cell sfruttando come combustibile l'idrogeno Il vantaggio di questa modalità deriva dalla possibilità di stoccare l'idrogeno prodotto sfruttando i picchi giornalieri o stagionali di produzione da fonti rinnovabili per poi generare energia elettrica nei periodi in cui la domanda è più elevata o per prestare servizi di rete sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento.
In un orizzonte di piena decarbonizzazione del sistema elettrico e di stabilizzazione della rete, la flessibilità dell' idrogeno e delle tecnologie annesse potrà potenzialmente rivestire un ruolo chiave in ottica di sistema.
Domanda di idrogeno: situazione as is a livello globale
L'idrogeno e il suo utilizzo industriale hanno origini molto lontane che risalgono a metà dell'ottocento nonostante questo il
mercato attuale dell'idrogeno risulta essere molto limitato ad utilizzi in specifici settori
A livello globale, si registra una domanda di circa 115 milioni di tonnellate annue di idrogeno, di cui circa 73 Mton sono utilizzate come idrogeno puro prevalentemente nel settore della raffinazione petrolifera e dell'industria della produzione di ammoniaca per fertilizzanti che rappresentano circa il 60 della domanda totale.
Altre 42 Mton sono utilizzate sotto forma di miscela con altri gas, principalmente per la produzione di metanolo e per
l'industria siderurgica.
La Presentazione continua con:
- i dati e le tabelle sulla Domanda totale di idrogeno per Paese (EU) 2019
- Domanda totale di idrogeno EU per segmento (kgH2)
- Produzione di idrogeno: situazione as is a livello globale
- I colori dell'idrogeno
- La produzione di idrogeno: idrogeno marrone
- La produzione di idrogeno: idrogeno grigio
- La produzione di idrogeno: idrogeno blu
- La produzione di idrogeno: idrogeno verde
- La produzione di idrogeno: visione d'insieme
- Strategia europea per l'idrogeno
- Strategia europea per l'idrogeno: messaggi chiave
- Strategia nazionale italiana per l'idrogeno
- Progetti pianificati
- PtH cumulativi EU
- Aumenti di capacità e # progetti PtH EU al 2030
- Composizione dei progetti in potenza per tecnologia, fonte e connessione
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Fonte: mcTER Idrogeno - Milano giugno 2022 La filiera dell'Idrogeno in Italia: sostenibilità, incentivi, tecnologie
Mercati: Aria e Gas, Finanziamenti e Assicurazioni
Parole chiave: Idrogeno
