L’idrogeno avrà un ruolo minimo nella decarbonizzazione dei veicoli leggeri e nel riscaldamento degli edifici, ma sarà un importante carburante/combustibile pulito per l’industria e il trasporto pesante.
La domanda globale totale di idrogeno pulito e a basse emissioni di carbonio nello scenario a zero emissioni al 2050 sarà di quasi 300 milioni di tonnellate.
È quanto afferma il colosso petrolifero britannico BP all’interno di un nuovo capitolo da poco aggiunto al suo Energy Outlook 2023, intitolato “How energy is used”, in cui fornisce indicazioni su come i diversi settori possano azzerare le emissioni nette di carbonio entro il 2050.
Il rapporto considera tre scenari. I primi due, “Accelerated” e “Net Zero”, sono coerenti con gli obiettivi dell’accordo di Parigi per mantenere il surriscaldamento il più vicino possibile a 1,5 °C, mentre il terzo, “New Momentum”, fotografa la traiettoria lungo la quale il sistema energetico globale si sta muovendo attualmente, con emissioni che entro il 2050 sarebbero del 30% circa in meno rispetto al 2019, come mostra il grafico tratto dal rapporto.
Riscaldamento
Negli edifici residenziali e commerciali, “nelle regioni sviluppate si passa gradualmente all’elettrificazione, grazie soprattutto alla sostituzione delle caldaie a gas con pompe di calore“, si legge nel nuovo capitolo, da cui è stato tratto il grafico qui sotto e quelli seguenti.
L’efficienza delle pompe di calore elettriche porta a diminuire la domanda totale di energia per il riscaldamento, visto che in media un’unità di elettricità sostituisce tre unità di gas naturale.
Al contrario, la sostituzione del gas fossile con l’idrogeno blu, prodotto dal gas naturale con la cattura e lo stoccaggio del carbonio, richiederebbe una quantità di metano circa tre volte superiore e la combustione dell’idrogeno verde nelle caldaie richiederebbe una quantità di elettricità da due a tre volte superiore a quella delle pompe di calore per produrre la stessa quantità di energia termica.
Veicoli su strada
Per quanto riguarda automobili e furgoni, la quota di mercato che utilizza l’idrogeno come carburante è prevista pari a zero nel 2035 e nel 2050 secondo lo scenario “Net Zero” di BP: oltre il 70% dei i veicoli leggeri utilizzerà direttamente l’elettricità.
In questo scenario, secondo BP, oltre il 20% della quota di energia per i veicoli leggeri nel 2050 proverrà ancora da prodotti petroliferi, con piccole quantità di biocarburante e gas naturale.
Il quadro è invece in parte diverso per i veicoli stradali medi e pesanti, cioè quelli con un peso inferiore e superiore a 16 tonnellate.
Nello scenario “net-zero”, circa il 50% dei consumi energetici di questi veicoli sarà coperto da soluzioni elettriche dirette, cioè con batterie, mentre l’idrogeno e i carburanti da esso derivati, come l’ammoniaca, soddisferanno circa il 30% del loro fabbisogno.
La scelta tra i carburanti dipenderà anche dai prezzi relativi dell’elettricità e dell’idrogeno a basse emissioni di carbonio. In entrambi i casi, per ottenere una massiccia adozione saranno necessarie riduzioni importanti dei costi dei veicoli e lo sviluppo di reti di ricarica e rifornimento, spiega BP nel rapporto, consultabile dal link in fondo a questo articolo.
Le indicazioni di BP sull’alimentazione dei mezzi pesanti sembrano soffrire di un riflesso condizionato, basato sul mito che i motori elettrici non sarebbero adatti per i camion a lunga percorrenza. In realtà la partita fra batterie e idrogeno per i mezzi pesanti sembra già largamente orientata a favore delle prime, stando agli stessi produttori di camion.
Alexander Vlaskamp, amministratore delegato di MAN, secondo produttore europeo di camion, ha definito la soluzione a celle a combustibile basate sull’idrogeno “costosissima”, affermando che i veicoli commerciali del futuro saranno principalmente elettrici a batteria, con l’idrogeno destinato ad un ruolo marginale.
A conclusioni analoghe sono arrivati nel dicembre del 2022 i partecipanti al congresso del Centre for Sustainable Road Freight, che ha sede nel Regno Unito, dove si è parlato soprattutto di elettrificazione a batteria e del trasporto su strada in relazione alla rete elettrica. Solo una presentazione ha riguardato l’idrogeno.
Aviazione
Nel settore dell’aviazione, BP ritiene che ci sarà un “ruolo limitato” per gli aerei che utilizzano direttamente l’idrogeno come carburante.
“La combinazione tra il lento ricambio dell’attuale flotta a combustibile liquido e i requisiti di autonomia per i voli a lungo raggio fa sì che le soluzioni elettriche e a idrogeno svolgeranno un ruolo limitato nella decarbonizzazione del settore dell’aviazione”, si legge nel rapporto.
“La decarbonizzazione dell’aviazione sarà invece guidata da un ruolo crescente dei SAF (carburanti sostenibili per l’aviazione)”, che però saranno principalmente biocarburanti, e non carburanti sintetici ricavati dall’idrogeno e dalla CO2 catturata.
Tuttavia, “le soluzioni derivate dall’idrogeno nella produzione di carburante sintetico per aerei costituiscono una parte crescente del mix energetico dell’aviazione nel corso del tempo, soprattutto nello scenario Net Zero, in quanto il biocarburante di seconda generazione incontra limiti nella sua capacità di produzioni su larga scala, mentre i miglioramenti tecnologici e l’aumento della capacità di produzione fanno diminuire il costo relativo del carburante sintetico per aerei”, ha aggiunto BP.
Nello scenario Net Zero di BP a metà del secolo, il 30% dei SAF sarà costituito da carburanti sintetici derivati dall’idrogeno.
Navigazione
Nel settore navale l’idrogeno non sarà utilizzato direttamente come combustibile in nessuno degli scenari di BP, ma i combustibili derivati dall’idrogeno, cioè ammoniaca e metanolo, copriranno il 55% dei consumi marittimi al 2050 nello scenario zero netto, con ruoli minori per i biocarburanti e il gas naturale.
“Tra i carburanti a base di idrogeno, l’ammoniaca sembra essere la soluzione più economica su grande scala, nonostante problemi di gestione che devono essere risolti per operare in modo diffuso e sicuro”, si legge nel rapporto. Anche il metanolo presenta problemi operativi, dovuti al suo basso punto di infiammabilità e al suo probabile costo di approvvigionamento più elevato sulla scala richiesta.
Come per il trasporto pesante su strada alimentato ad idrogeno, il quadro dipinto da BP su ammoniaca e metanolo sembra più promettente e ottimistico di quanto potrebbe essere in realtà. Infatti, facendo conti economici e climatici più approfonditi, puntare su metanolo e ammoniaca potrebbe risultare una scelta perdente, o comunque estremamente costosa.
Industria
Nell’industria pesante, che BP definisce come “ferro e acciaio, metalli non ferrosi, minerali non metallici e prodotti chimici, circa il 17% della domanda di energia (escluse le materie prime chimiche) sarà soddisfatta dall’idrogeno nel 2050 nello scenario zero netto, come mostra il grafico.
Per quanto riguarda le “altre industrie”, l’idrogeno andrà a coprire il 5% circa di tutta l’energia consumata nel 2050, nello stesso scenario.
“La siderurgia avrà il maggior utilizzo di idrogeno a basse emissioni di carbonio nell’industria (escluse le materie prime), dove viene utilizzato sia come fonte di energia che come agente chimico nel processo di riduzione del minerale di ferro in ferro puro”, si legge nel rapporto.
Negli scenari accelerato e zero netto, la quota è di circa il 40%, mentre il restante 60% viene utilizzato per fornire calore ad alta temperatura in altri settori, come quello petrolchimico, del vetro, della ceramica e del cemento.
Ci sarebbe più spazio per l’elettrificazione diretta nelle industrie non pesanti, con tecnologie come le pompe di calore su scala industriale in grado di produrre calore a bassa temperatura. Nello scenario net zero, il mix energetico per le altre industrie è dominato dall’elettricità, con una quota del 60% al 2050, mentre la bioenergia rappresenterà la maggior parte del restante utilizzo, con circa il 30%.
Utilizzo totale
In totale, l’idrogeno fornirà circa il 10% del consumo finale di energia al 2050 nello scenario “net-zero”, pari a circa 34 EJ (1 EJ equivale a 277.77 TWh), pari a circa 240 milioni di tonnellate di idrogeno l’anno.
Altri 8 EJ di idrogeno pulito, pari a 56,5 milioni di tonnellate, sarebbero necessari come materie prime non energetiche, aggiunge il rapporto.
La domanda globale totale di idrogeno verde e blu nello scenario a zero emissioni di BP per il 2050 sarebbe quindi di quasi 300 milioni di tonnellate.
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