Idrogeno
Cos'è
Il carburante con il massimo contenuto di energia.
Tra i tanti elementi che compongono la materia, l’idrogeno è il più leggero e il più abbondante. Tra i combustibili convenzionali, è quello con il massimo contenuto di energia per unità di peso, tre volte superiore a quello della benzina.
L’idrogeno è anche il propellente di cui si alimentano le reazioni di fusione nucleare con cui bruciano le stelle. Dall’idrogeno si origina l’energia rinnovabile che ogni giorno la Terra riceve dal Sole. Inoltre, utilizzato nelle celle a combustibile, si combina con l’ossigeno per produrre energia elettrica e acqua. Per tutte le sue caratteristiche, l’idrogeno può essere determinante per la decarbonizzazione delle industrie ad alta intensità energetica, come quella dei trasporti aerei e marittimi, della siderurgia o della chimica.
Secondo vari studi, tra i quali il rapporto “Hydrogen Roadmap Europe: A sustainable pathway for the European Energy Transition”, l’idrogeno può diventare un elemento essenziale per accelerare la transizione energetica e generare importanti vantaggi socioeconomici e ambientali arrivando a coprire il 24% della domanda finale di energia e creare 5,4 milioni di posti di lavoro entro il 2050, oltre a contribuire alla riduzione totale di 560 milioni di tonnellate di CO2.
L’unico idrogeno sostenibile al 100% è definito “verde” e viene ottenuto mediante l’elettrolisi dell’acqua in speciali celle elettrochimiche alimentate da elettricità da fonti rinnovabili.
Come si produce
Elettrolisi dell’acqua.
L’idrogeno si ricava attraverso gli elettrolizzatori che per essere al 100% sostenibili, devono essere alimentati da fonti rinnovabili, come l’eolico o il fotovoltaico.
L’elettrolizzatore, o cella elettrolitica, separa l’acqua nei suoi elementi costitutivi: idrogeno e ossigeno.
La cella elettrolitica posta in prossimità di un impianto da fonti rinnovabili, produce elettricità. L’idrogeno prodotto svolge la funzione di “stoccaggio” chimico, che può essere utilizzato successivamente, quando serve, come materia prima nel processo di produzione dell’acciaio o come combustibile per fornire calore ad alta temperatura.
Vantaggi
Pulito, efficiente e non produce emissioni.
Zero Emissioni
Bruciare idrogeno con aria all’interno di motori a combustione o turbine a gas determina una notevole riduzione delle emissioni.
Elevata Efficienza
La conversione diretta di combustibile in energia attraverso una reazione elettrochimica, consente alla cella a combustibile di ottenere, a parità di combustibile, una potenza superiore rispetto alla tradizionale combustione.
Elevata Flessibilità
Una cella a combustibile può lavorare con idrogeno proveniente da qualunque combustibile fossile (gas naturale, metano, metanolo).
Una cella a combustibile lavora in un range di temperatura che va da 80° C fino a 1000° C. Tali valori sono nettamente inferiori ai 2300° C che si raggiungono all’interno dei motori a combustione.
Il calore esotermico della reazione elettrochimica che avviene nella fuel cell può essere riutilizzato per riscaldare acqua o per soddisfare il fabbisogno di riscaldamento o di raffreddamento. Tale riutilizzo di calore aumenta l’efficienza di una cella a combustibile fino al 90%.
Il funzionamento di una cella a combustibile non prevede alcun organo di movimento. Ciò determina un progetto più semplice, una maggiore affidabilità e silenziosità.
Zero Inquinamento
L’idrogeno è l’unico carburante che, a prescindere dal tipo di utilizzo, in motori termici o in celle a combustione, non produce emissioni inquinanti ma semplicemente acqua.
Il ridottissimo impatto ambientale, sia dal punto di vista delle emissioni gassose sia di quelle acustiche, consente di installare gli impianti anche in aree residenziali e richiede pochi permessi governativi. L’idrogeno utilizzato nella cella a combustibile prodotto da fonti rinnovabili, elimina il danno ambientale associato all’estrazione dei combustibili fossili dai giacimenti.
Massimo Rendimento
Le celle a combustibile ad idrogeno possono essere sfruttate in un impianto cogenerativo domestico, in cui vi è produzione congiunta e contemporanea di energia elettrica e calore. Tali impianti collegano tra loro diverse fonti energetiche, in modo da assicurare una disponibilità di energia durante tutta la giornata. Un esempio pratico di applicazione può essere quello di combinare un sistema a pannelli fotovoltaici e generatori a pale eoliche con una cella a combustibile.
In questo modo sarà possibile avere disponibilità di energia elettrica in ogni condizione atmosferica, sfruttando il sole e il vento, quando possibile, e immagazzinando la sovrapproduzione sotto forma di idrogeno.
Inoltre, durante il giorno sarà possibile utilizzare l’energia solare per il riscaldamento domestico e abbinata all’energia eolica, per produrre energia durante la sera e la notte, quando non è più possibile sfruttare l’energia fornita dal sole.
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