La costante ricerca di un'alternativa ai combustibili fossili ha oggi un nuovo alleato. Si tratta dell'idrogeno, un gas che da decenni è riconosciuto come possibile alternativa, ma solo negli ultimi anni sta tornando alla ribalta.
L'utilizzo dell'idrogeno abbraccia diversi settori, non solo quello agricolo ma anche quello industriale, dei trasporti e non da ultimo quello civile. Per comprendere a che punto siamo e cosa ci aspetta nel futuro, occorre innanzitutto analizzare l'approccio europeo e quello nazionale in merito alla produzione, distribuzione e impiego dell'idrogeno.
In breve, oggi ci troviamo in una fase embrionale dove è sicuramente prematuro parlare di idrogeno in agricoltura. Ma dove si iniziano a delineare le prime forme di una filiera che come vedremo è destinata probabilmente a sostituire, in parte, gli attuali combustibili fossili.
La storia dell'idrogeno risale al 1807, quando l'inventore Francois Isaac de Rivaz progettò il primo prototipo idrogeno
(Fonte foto: Hans Liska)
L'idrogeno in breve
L'idrogeno può alimentare un motore a combustione interna in sostituzione al classico combustibile o generare energia elettrica tramite pile a combustibile. L'uso diretto dell'idrogeno, seppur emettendo ancora ossidi di azoto NOx, è oggi possibile e in alcuni comparti industriali già utilizzato. D'altro canto le Fuel Cell, anche se più efficienti e a zero emissioni, presentano ancora grosse sfide in termini di costi e progettazione.
L'idrogeno non è una fonte primaria di energia come il gas naturale, il petrolio o il carbone. La sua produzione richiede energia che proviene da fonti rinnovabili (idrogeno verde o rinnovabile) o fossili (idrogeno grigio o nero).
Perché l'idrogeno sia davvero un elemento cardine per la transizione verso un'economia a emissioni zero è fondamentale che si verifichino queste condizioni:
- la sua produzione deve derivare da fonti rinnovabili a basso impatto;
- il suo utilizzo deve avvenire in strutture (motori) adeguati e performanti;
- la sua distribuzione deve essere assistita da un'infrastruttura adeguata e capillare sul territorio;
- la sua adozione deve essere correttamente incentivata per competere realmente con i combustibili fossili.
Ad oggi siamo a buon punto per quanto riguarda l'utilizzo. Ad esempio, in Italia (Lombardia e Puglia) sono già stati acquistati treni ad idrogeno e anche nel settore agricolo il passaggio è in atto: molti costruttori di componenti e macchine stanno aggiornando i loro prodotti perché siano pienamente compatibili con l'idrogeno (combustione interna) e presto sul mercato arriveranno i primi motori a idrogeno di cui Agritechnica 2023 è stata importante vetrina.
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Produzione in Europa e in Italia: gli obiettivi 2030
Ma procediamo con ordine, per quanto riguarda la produzione sicuramente c'è molto da fare. Nel 2022 l'idrogeno rappresentava solo il 2% del del mix energetico dell'Unione Europea e per produrlo si ricorreva (per il 95% della produzione) ai combustibili fossili.
Dal 2020 ad oggi l'UE ha fornito agli stati membri un quadro normativo per incentivare l'adozione e lo sviluppo di economie basate sull'idrogeno. Quattro sono i documenti chiave: la strategia dell’UE sull’idrogeno (COM/2020/301) adottata nel 2020, il pacchetto Fit-for-55 del 2021, il NextGenerationEU (Pnrr in Italia) con il piano REPowerEU e la più recente RED II per la standardizzazione normativa d’idrogeno rinnovabile.
Cronistoria della normativa europea in merito alle regole per lo sviluppo dell'idrogeno rinnovabile
(Fonte foto: Energy&Strategy)
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La prima fase della strategia UE - al termine nel 2024 - prevede la decarbonizzazione della produzione di idrogeno, con almeno 1 milione di tonnellate prodotte, e l’installazione di almeno 6 mila megawatt di elettrolizzatori (macchinari per la produzione di idrogeno). Nel secondo periodo (2025-2030) l'UE punta a produrre 10 milioni di tonnellate di idrogeno verde e importarne altrettante, installando 40 mila megawatt di elettrolizzatori. Infine, nell'ultima fase (2030-2050) l'UE prevede che un quarto dell'energia elettrica rinnovabile prodotta sia utilizzata per generare idrogeno.
In Italia, le linee guida per la strategia italiana sull’idrogeno di fine 2020 hanno identificato preliminarmente una domanda potenziale per l’Italia pari a circa 700 mila tonnellate annue a partire dal 2030 per la quale si era previsto di installare impianti di elettrolisi per una potenza complessiva di circa 5mila megawatt.
L'aggiornamento del Piano Nazionale Integrato Clima ed Energia del 2023, ha rivisto l’obiettivo previsto dalle linee guida - ad oggi irraggiungibile - in 250 mila tonnellate annue al 2030 e una capacità di circa 3mila megawatt per gli elettrolizzatori.
L'idrogeno muove i primi passi in Italia
Parlare di un'unica grande filiera italiana dell'idrogeno è sicuramente precoce, ma nell'ultimo periodo molte realtà si stanno rivolgendo con interesse all'idrogeno, dai costruttori di macchine industriali e non, fino ai fornitori di componenti per i veicoli o per la generazione dell'idrogeno.
Ad esempio, a fine 2023 è nata in Emilia-Romagna la prima Hydrogen Valley italiana. Un accordo da oltre 20 milioni di euro tra Gruppo Hera e Snam - due grosse società del mondo energetico - intende creare un polo per la produzione 400 tonnellate di idrogeno rinnovabile all'anno in provincia di Modena (IdrogeMO). L'impianto è formato da un parco fotovoltaico da 6 megawatt, che sarà completato entro il 2025, e da un elettrolizzatore da 2,5 megawatt operativo dal 2026. L'idrogeno prodotto verrà utilizzato principalmente per il trasporto pubblico.
Presentazione del progetto IdrogeMO per la produzione di idrogeno rinnovabile in Emilia-Romagna
Nella stessa direzione, a fine 2023 è stato presentato anche un altro interessante progetto di Open Innovation per la modellazione e il testing di sistemi Fuel Cells - il passo successivo nell'uso dell'idrogeno - per applicazioni logistiche ed industriali. Il Progetto HY-ER a cui collaborano il CNR STEMS, il Centro Interdipartimentale H2MORE di UniMoRE e il Digital Automation Lab della Fondazione REI, mira a sviluppare un modello digitale per aiutare le imprese nel dimensionamento ottimale dei sistemi ad idrogeno a bordo delle loro macchine.
Idrogeno e trattori: è ancora presto
Durante la conferenza di presentazione del progetto HY-ER si è tenuto un interessante confronto tra costruttori di macchine industriali e di componentistica sullo stato dell’arte e sui trend di mercato per l'idrogeno. Tra gli oratori anche Giovanni Esposito, Innovation director di Argo Tractors, che sintetizza così l'impatto dell'idrogeno sul mondo dei trattori.
"Attualmente l'idrogeno nel settore agricolo è una soluzione pionieristica. I motori endotermici ad idrogeno sono quelli che più si adeguano alle trattrici non richiedendo grandi modifiche strutturali, mentre il capitolo Fuel Cell per ora non è percorribile - commenta Esposito. Se per la propulsione quindi non vi sono grossi problemi, per quanto riguarda la sicurezza, la densità di potenza e lo stoccaggio a bordo vi è ancora del lavoro da fare".
L'idrogeno muove le imprese ma non la politica
Durante il confronto, un punto su cui tutti gli interventi erano concordi è stato la necessità di un approccio normativo chiaro e strutturato, sia nei confronti della produzione con politiche incentivanti, sia nella distribuzione, dove, seppur la tecnologia sia disponibile, mancano indicazioni per la realizzazione di un'infrastruttura standardizzata.
Le stesse conclusioni si possono ritrovare nell’Hydrogen Innovation Report 2023, a cura dell'Energy&Strategy del Politecnico di Milano, dove si identifica come principale freno alla diffusione dell'idrogeno l'assenza di una chiara strategia nazionale per il nostro Paese che rischia così di perdere la visione di insieme e non gettare le basi per lo sviluppo del mercato.
Le imprese e le realtà locali si sono infatti mosse ben prima della politica. H2IT, l'associazione italiana per l'idrogeno, in un suo recente studio evidenzia come il settore nascente dell'idrogeno sia in rapida crescita, ma anche come le aziende coinvolte soffrano la mancanza di un quadro normativo, vivano l’incertezza di una domanda di mercato non ancora definita e siano frenate da tutto ciò che ruota attorno ad autorizzazioni e burocrazia.
In Italia: incentivi e sostegno alle produzioni
Il Pnrr prevede lo stanziamento di 3,6 miliardi di euro per lo sviluppo dell'idrogeno a vario titolo (a maggio 2023 il 63% dei fondi era già stato assegnato e oggi la quasi totalità ndr.), tra questi 500 milioni - aumentati di 90 milioni con il nuovo capitolo RePower EU - sono destinati a progetti di produzione di idrogeno e 160 milioni sono destinati alla ricerca e sviluppo.
Le diverse misure e sottomisure previste nel Pnrr per il finanziamento della filiera dell'idrogeno in Italia
(Fonte foto: Energy&Strategy)
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Seppur dal Pnrr e dalle altre risorse messe a disposizione da Stato e Unione Europea stiano arrivando fondi per l'idrogeno, i progetti di produzione avviati sono al momento pochi rispetto al totale europeo. L’Italia raggiungerebbe così solo 1.970 megawatt di capacità di elettrolisi (30% al di sotto dell'obiettivo nazionale) contro gli oltre 93 mila megawatt europei (2,3 volte il target UE).
Perché l'idrogeno rinnovabile sia davvero concorrenziale e possa guadagnare terreno sui combustibili fossili deve anche essere economicamente competitivo. Il prezzo di produzione deve diminuire e questo avviene solo se la domanda aumenta (economie di scala) o vi è un aiuto esterno, fondamentale almeno inizialmente quando le economie di scala non sono ancora avviate.
In questa direzione, il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica si sta muovendo per mettere a punto un sistema nazionale di aste per assegnare gli incentivi per la produzione di idrogeno rinnovabile. Il sistema prevede - come scritto nel documento di consultazione pubblica sull'argomento avviata a gennaio 2024 - che gli incentivi siano assegnati nel periodo 2024-2027, per una durata di 10 anni e per un massimo di 5 euro a chilogrammo di idrogeno.
Il futuro è l'idrogeno?
Quando vedremo i primi mezzi ad idrogeno nei campi? Probabilmente non tanto presto: oggi si discute ancora di produzione e distribuzione e senza questi due aspetti è sicuramente prematuro pensare al concreto utilizzo in campo. Potranno esistere tutte le soluzioni tecniche e le macchine ad idrogeno del caso, ma senza una infrastruttura a monte le soluzioni classiche (a gasolio) saranno sempre preferibili.
Se da un lato le politiche green spingono verso la decarbonizzazione e dall'altro lo sviluppo di alternative fatica a decollare, sarà fondamentale per tutti gli attori in scena sincronizzare queste due tendenze per una rivoluzione verde davvero sostenibile, pragmatica e a impatto zero.
