A che punto siamo con lo sviluppo dell’idrogeno: il Rapporto della IEA 2023

Rapporto (QUI) della Agenzia Internazionale per l’Energia di cui si riporta la sintesi.

Il Rapporto analizza le potenzialità del mercato dell’idrogeno ma anche le difficoltà a breve-medio termine. Soprattutto il rapporto analizza l’idrogeno a basse emissioni (cioè da rinnovabili ma anche da fossili con cattura della CO2) evidenziando la progressione nella sua produzione (50% in più dal 2022) anche se ancora troppo è l’idrogeno prodotto da fonti fossili con stoccaggio del carbonio viste i limiti di questa tecnica come analizzato di recente QUI.

Comunque sussistono problematiche descritte nel rapporto quali:

1. l’aumento dei costi finanziaria e delle attrezzature

2. la lentezza nello sviluppo di sistemi di incentivazione governativi

3. incertezza nella domanda di elettrolizzatori

4. l'idrogeno a basse emissioni viene adottato molto lentamente nelle applicazioni esistenti, rappresentando solo lo 0,7% della domanda totale di idrogeno

Il Rapporto conclude con una serie di indicazioni per i decisori al fine di superare le sopra elencate criticità: migliorare gli incentivi, semplificare le autorizzazioni agli impianti, garantire una certificazione internazionale sui parametri ambientali nella produzione di idrogeno. 

N.B. già nel 2021 una Risoluzione del Parlamento UE (QUI) aveva affermato la necessità di un sistema energetico integrato al fine di raggiungere la neutralità climatica al più tardi entro il 2050 e di conseguire gli obiettivi dell'accordo di Parigi; plaude, in tale contesto, all'inclusione dell'idrogeno nella strategia della Commissione per l'integrazione del sistema energetico; ritiene che l'integrazione dei settori e dei vettori energetici nonché la pianificazione coerente delle reti di elettricità, calore, gas e idrogeno siano vantaggiose ai fini della sostenibilità, della transizione energetica e del buon funzionamento del mercato dell'idrogeno e dell'energia; reputa necessario concentrare maggiormente l'attenzione su progetti innovativi che combinino la produzione e il recupero di elettricità, idrogeno e calore;

 

IL NUMERO DI PROGETTI ANNUNCIATI PER LA PRODUZIONE DI IDROGENO A BASSE EMISSIONI È IN RAPIDA ESPANSIONE. 

La produzione annuale di idrogeno a basse emissioni potrebbe raggiungere i 38 Mt nel 2030, se tutti i progetti annunciati saranno realizzati, anche se 17 Mt provengono da progetti nelle prime fasi di sviluppo. La produzione potenziale entro il 2030 dai progetti annunciati fino ad oggi è del 50% più grande di quanto non fosse al momento della pubblicazione della Global Hydrogen Review 2022 (QUI) dell'IEA. Solo il 4% di questa produzione potenziale ha almeno preso una decisione finale di investimento (FID), raddoppiando rispetto allo scorso anno in termini assoluti (raggiungendo quasi 2 Mt). Del totale, 27 Mt sono basati sull'elettrolisi e sull'elettricità a basse emissioni e 10 Mt sui combustibili fossili con cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio.

 Sulla problematiche della produzione di idrogeno a bass eemissioni vedi rapproto dellIEEFA (QUI) dove si afferma che  L'idrogeno blu (quello con la cattura di CO2 emessa) non è pulito, non è una fonte di energia a basse emissioni di carbonio e non è una soluzione alla crisi climatica globale. I modelli previsti dal governo USA soprravalutano le capacità di cattura della CO2 delle tecniche utilizzate.Secondo il Rapporto solo l'1% del metano utilizzato per produrre idrogeno sarà emesso nell'atmosfera tra il pozzo e l'impianto di produzione. Questo è molto meno di quanto hanno trovato recenti analisi scientifiche peer-reviewed e che è stato identificato da indagini sulle emissioni di aerei e satelliti.Tutto questo produce una fuga degli investitori su quesi progetti QUI.

MAPPA DEI PROGETTI ANNUNCIATI DI PRODUZIONE DI IDROGENO A BASSE EMISSIONI

IL RUOLO DELLA CINA

Dopo un avvio lento, la Cina ha assunto un ruolo guida nella diffusione degli elettrolizzatori. Nel 2020, la Cina ha rappresentato meno del 10% della capacità globale di elettrolizzatori installati per la produzione dedicata di idrogeno, concentrata in piccoli progetti dimostrativi. Nel 2022, la capacità installata in Cina è cresciuta a oltre 200 MW, rappresentando il 30% della capacità globale, incluso il più grande progetto di elettrolisi al mondo (150 MW). Entro la fine del 2023, la capacità di elettrolizzatore installato in Cina dovrebbe raggiungere 1,2 GW – il 50% della capacità globale – con un altro nuovo progetto di elettrolisi di dimensioni record mondiali (260 MW), che è entrato in funzione quest'anno. La Cina è pronta a consolidare ulteriormente la sua posizione di leader nella diffusione degli elettrolizzatori: il paese rappresenta oltre il 40% dei progetti di elettrolisi che hanno raggiunto il FID a livello globale.

Il nuovo piano quinquiennale 2021-20235 (QUI) mette fermamente l’idrogeno come componente vitale della strategia di trasformazione energetica della nazione.
La strategia cinese “Green Hydrogen First” si concentra su due direzioni principali: decarbonizzare le applicazioni dell’idrogeno esistenti e affrontare le aree in cui l’elettrificazione non è fattibile.
L’implementazione di progetti dimostrativi di idrogeno basati su energia rinnovabile ha portato a una crescita significativa delle spedizioni di elettrolizzatori in Cina. Tra il 2020 e il 2022, le spedizioni sono aumentate da 185 MW a 350 MW a 800 MW, riflettendo un notevole tasso di crescita annuale composto (CAGR) dell’88.8%. In particolare, i progressi nella tecnologia degli elettrolizzatori alcalini stanno riducendo i costi, con alcuni prodotti che già raggiungono un consumo di corrente diretta inferiore a 4.0 kWh/Nm³ di idrogeno. Anche il rapido sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili come l’energia solare ed eolica contribuisce a ridurre i costi dell’elettricità.

Nel trasporto dell'idrogeno, è stata raggiunta una svolta con l'inclusione del progetto di gasdotto “West Hydrogen to East” nel piano della rete energetica nazionale cinese. Questo progetto innovativo trasporterà l’idrogeno su una distanza di oltre 400 chilometri, affrontando gli squilibri tra domanda e offerta e fungendo da modello per le future reti di trasporto dell’idrogeno interregionali.

Anche il segmento della distribuzione ha registrato una crescita impressionante, con il numero di stazioni di rifornimento di idrogeno in Cina che raggiungerà 351 entro la prima metà del 2023, rappresentando una quota globale del 32%.

 

PROBLEMI DI FINANZIAMENTO DEI PROGETTI

I costi finanziari e delle attrezzature stanno aumentando, mettendo a rischio i progetti e riducendo l'impatto del sostegno governativo per la distribuzione. 

L'inflazione sta aumentando i costi di capitale e finanziari, minacciando la bancabilità dei progetti lungo l'intera catena del valore dell'idrogeno, che sono ad alta intensità di capitale. Per l'idrogeno prodotto da elettricità rinnovabile, ad esempio, un aumento di 3 punti percentuali del costo del capitale potrebbe aumentare il costo totale del progetto di quasi un terzo. Diversi progetti hanno rivisto al rialzo le loro stime iniziali dei costi fino al 50%. Le pressioni inflazionistiche hanno coinciso con un recente calo dei prezzi del gas naturale, in particolare in Europa, e con interruzioni della catena di approvvigionamento che hanno influito sulle tempistiche dei progetti. Ciò significa che i finanziamenti governativi annunciati sosterranno un numero inferiore di progetti rispetto a quanto ci si potesse aspettare in precedenza, poiché sono necessari maggiori investimenti per colmare il divario di costi tra idrogeno a basse emissioni e idrogeno basato su combustibili fossili senza sosta.

 

I governi hanno iniziato a mettere a disposizione finanziamenti per sostenere i primi progetti su larga scala, ma la lenta attuazione dei regimi di sostegno sta ritardando le decisioni di investimento. Il Nord America e l'Europa hanno assunto un ruolo guida nell'attuazione di iniziative per incoraggiare la produzione di idrogeno a basse emissioni. Grandi quantità di finanziamenti governativi vengono resi disponibili attraverso schemi come il credito d'imposta sulla produzione di idrogeno negli Stati Uniti, gli importanti progetti di comune interesse europeo dell'UE e il modello di business dell'idrogeno a basse emissioni di carbonio del Regno Unito. Tuttavia, i lunghi intervalli di tempo tra l'annuncio dei progetti e il momento in cui i fondi vengono messi a disposizione dei promotori dei progetti ritardano l'esecuzione dei progetti e mettono persino a rischio i progetti. Ciò è stato aggravato dalla mancanza di chiarezza sulla regolamentazione, che solo di recente è stata risolta in alcune giurisdizioni.

 

 

I PROGETTI ESPANSIONISTI DEL PRODUTTORI DI ELETTROLIZZATORI

I produttori di elettrolizzatori hanno annunciato ambiziosi piani di espansione.  I produttori hanno annunciato che oggi sono disponibili circa 14 GW di capacità produttiva, metà dei quali in Cina. La produzione di elettrolizzatori nel 2022 è stimata in poco più di 1 GW. I produttori hanno annunciato piani per un'ulteriore espansione, con l'obiettivo di raggiungere 155 GW / anno di capacità produttiva entro il 2030, ma solo l'8% di questa capacità ha almeno raggiunto il FID (migliore capacità di esecuzione). La realizzazione degli ambiziosi piani dei produttori dipenderà da una solida domanda di elettrolizzatori, che oggi è altamente incerta. Tale incertezza sta già provocando ritardi in questi piani di espansione, alcuni dei quali sono stati messi in attesa.

 

 

LIMITI DELLA DOMANDA DI IDROGENO
La domanda di idrogeno ha raggiunto un massimo storico nel 2022, ma rimane concentrata nelle applicazioni tradizionali. L'uso globale di idrogeno ha raggiunto i 95 Mt nel 2022, con un aumento di quasi il 3% su base annua, con una forte crescita in tutte le principali regioni consumatrici ad eccezione dell'Europa, che ha subito un colpo all'attività industriale a causa del forte aumento dei prezzi del gas naturale. Questa crescita globale non riflette il successo degli sforzi politici per espandere l'uso dell'idrogeno, ma piuttosto è legata alle tendenze energetiche globali generali. La domanda rimane concentrata nell'industria e nella raffinazione, con meno dello 0,1% proveniente da nuove applicazioni nell'industria pesante, nei trasporti o nella produzione di energia. L'idrogeno a basse emissioni viene adottato molto lentamente nelle applicazioni esistenti, rappresentando solo lo 0,7% della domanda totale di idrogeno, il che implica che la produzione e l'uso di idrogeno nel 2022 sono stati collegati a oltre 900 Mt di CO2 Emissioni. Le prospettive sono migliori nell'industria, in particolare per quanto riguarda la produzione di ammoniaca, con la raffinazione in ritardo.

 

I LIMITI DELL’IDROGENO BLU

Secondo studi (QUI) Cornell University e dell'Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA - QUI) ma anche della Agenzia Internazionale per le fonti rinnovabili (IRENA) L'idrogeno prodotto dal reforming vapore-metano (SMR) e dalla cattura e stoccaggio del carbonio (CCS), o idrogeno "blu", può essere inquinante quanto la combustione del gas naturale, dicono gli studi. Oggi, oltre il 95% dell'idrogeno prodotto per soddisfare la domanda globale di circa 94 milioni di tonnellate (Mt) all'anno è prodotto utilizzando combustibili fossili con SMR (senza CCS).

Il metodo produce idrogeno "grigio" e grandi quantità di anidride carbonica, mentre l'idrogeno "verde" dagli elettrolizzatori, alimentato da elettricità pulita, costituisce solo il 4% del totale.

Se tutti i progetti in cantiere fossero realizzati, entro il 2030 la produzione di idrogeno a basse emissioni potrebbe raggiungere i 16-24 Mt/anno, con 9-14 Mt da elettrolisi e 7-10 Mt da combustibili fossili con CCS, secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA).

L'impronta di gas serra dell'idrogeno prodotto da SMR e CCS ("blu") è superiore di oltre il 20% rispetto alla combustione di gas naturale o carbone per il riscaldamento e circa il 60% maggiore rispetto alla combustione di gasolio per il calore, secondo lo studio della Cornell University "How green is blue hydrogen?" (QUI).

Oggi, quasi tutti i circa 10 milioni di tonnellate di idrogeno prodotte negli Stati Uniti all'anno sono il cosiddetto "idrogeno grigio", che viene prodotto con gas fossile e senza cattura del carbonio e utilizzato per la raffinazione e la produzione di fertilizzanti e altri prodotti chimici (QUI).

Sui progetti di idrogeno blu negli USA si veda questa posizione critica (QUI) di un rappresentante di VOX, dove il Presidente Biden prevede investimenti di 7 miliardi di dollari per 7 hub per la produzione di idrogeno. Questi sette hub dell'idrogeno sono distribuiti tra gli stati della costa del Golfo, degli Appalachi, del Pacifico nord-occidentale, della California, del Midwest e del medio Atlantico. Gli hub mirano ad attingere a un mix di energie rinnovabili e infrastrutture per il gas naturale per sviluppare l'idrogeno blu e verde, ma alcuni dei più grandi progetti pianificati potrebbero giocare pesantemente a favore dell'industria dei combustibili fossili.

Secondo Vox quasi tutto l'idrogeno esistente prodotto negli Stati Uniti oggi non è affatto pulito. Il novantacinque per cento di esso è "idrogeno grigio", prodotto utilizzando un metodo chiamato steam methane reforming (QUI). Simile all'idrogeno grigio, la produzione di idrogeno blu utilizza il reforming del metano a vapore, il che significa che si basa anche sul gas naturale. Ma per l'idrogeno blu, vengono introdotti la cattura e lo stoccaggio del carbonio e altri tentativi di monitoraggio per limitare la fuoriuscita di metano, un potente gas serra, che in teoria riduce al minimo il suo impatto sul cambiamento climatico. E le tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio non sono state dimostrate su larga scala (QUI) per consentire all'idrogeno blu di catturare oltre il 90% delle emissioni necessarie per fornire benefici climatici. 

A conferma delle criticità sull'idrogeno blu si veda questo studio pubblicato su THE HILL QUI.

OPZIONE IDROGENO VERDE 

Secondo il report di VOX sopra richiamato una terza opzione, molto interessante, è l'idrogeno verde. La produzione di idrogeno verde impiega un processo chiamato elettrolisi, che utilizza un elettrolita, un anodo e un catodo per creare una reazione chimica che divide l'acqua in molecole di idrogeno e ossigeno. In questo caso non è necessaria la cattura del carbonio, poiché non sono coinvolti combustibili fossili nel processo. Il probleme è che è costoso come dimostra questa inchiesta (QUI) tratta da BloombergNEF.

INDIRIZZI OPERATIVI

Attuare con urgenza regimi di sostegno per la produzione e l'uso di idrogeno a basse emissioni

I governi hanno annunciato numerosi programmi a sostegno dei pionieri, ma nella maggior parte dei casi questi programmi non sono ancora stati attuati o i fondi non sono ancora stati resi disponibili. Ciò ostacola le decisioni di investimento per progetti pianificati la cui fattibilità economica dipende dal sostegno pubblico, una situazione che è peggiorata a causa degli impatti dell'inflazione. I governi devono attuare urgentemente questi programmi e rendere disponibili finanziamenti per consentire uno scale-up compatibile con le loro ambizioni di decarbonizzazione.

Intraprendere azioni più coraggiose per stimolare la creazione di una domanda di idrogeno a basse emissioni, in particolare negli usi esistenti dell'idrogeno

I governi devono prendere l'iniziativa e attuare politiche che incoraggino l'azione nel settore privato, combinando misure di sostegno con regolamenti (come quote o mandati) per richiedere l'adozione di idrogeno a basse emissioni nelle applicazioni esistenti. Queste misure possono essere integrate da regolamenti tecnologicamente neutri nei settori prioritari in cui esistono opzioni alternative di mitigazione (come acciaio, trasporto marittimo, aereo e trasporto stradale a lunga distanza) e da appalti pubblici per materiali e prodotti a basse emissioni e quasi nulle. È necessaria un'azione coordinata per sbloccare il livello necessario di domanda, facilitando nel contempo condizioni di parità, evitando la delocalizzazione dell'industria e la rilocalizzazione delle emissioni di carbonio. Il settore privato può anche contribuire istituendo un'iniziativa di cooperazione internazionale incentrata sull'aggregazione della domanda nel settore chimico o della raffinazione, che sono più adatti per aumentare la domanda a breve termine.

 

Promuovere la cooperazione internazionale per accelerare le soluzioni per la certificazione dell'idrogeno e il riconoscimento reciproco dei certificati

I governi dovrebbero continuare ad andare avanti con l'attuazione di regolamenti chiari e schemi di certificazione associati per gli attributi ambientali dell'idrogeno. La cooperazione internazionale deve essere rafforzata per evitare la mancanza di allineamento tra questi sforzi, che potrebbe portare alla frammentazione del mercato. La piena armonizzazione sembra impossibile a breve termine, ma i governi dovrebbero collaborare per consentire il riconoscimento reciproco dei certificati, che consentirebbe un certo livello di interoperabilità del mercato. Fare riferimento all'intensità delle emissioni della produzione di idrogeno nei regolamenti e nelle certificazioni, basati su una metodologia comune per determinare le emissioni, in linea con le raccomandazioni del rapporto dell'AIE per la riunione ministeriale del G2023 del 7 per il clima, l'energia e l'ambiente, Verso definizioni di idrogeno basate sulla loro intensità di emissioni, può facilitare il riconoscimento reciproco dei certificati.

 

Affrontare rapidamente le barriere normative, in particolare per quanto riguarda le licenze e le autorizzazioni dei progetti

La presenza di un quadro normativo chiaro e stabile deve essere bilanciata con un approccio dinamico, calibrato al monitoraggio periodico del mercato, cercando di rendere praticabili i principi normativi per non scoraggiare gli investimenti. I governi dovrebbero adoperarsi per rendere i processi di concessione delle licenze e delle autorizzazioni il più efficienti possibile e per migliorare il coordinamento tra le diverse autorità coinvolte nel processo, al fine di ridurre al minimo il loro impatto significativo sui tempi di realizzazione dei progetti, in particolare per alcuni sviluppi infrastrutturali, come nuovi gasdotti, depositi sotterranei e terminali di importazione/esportazione.

 

Sostenere gli sviluppatori di progetti per mantenere lo slancio durante il periodo inflazionistico e per estendere la portata regionale

I governi possono intervenire con interventi che rispondano ai rischi finanziari a breve termine, tra cui garanzie sui prestiti, linee di credito all'esportazione o investimenti azionari pubblici in progetti, per aiutare gli sviluppatori di progetti che stanno lottando con aumenti dei costi per attrezzature e capitale. Inoltre, le economie avanzate devono raccogliere finanziamenti agevolati - al di là dei loro recenti impegni - e rafforzare la cooperazione per facilitare lo sviluppo di progetti unici nel loro genere nei mercati emergenti e nelle economie in via di sviluppo, anche attraverso una rapida standardizzazione dei modelli contrattuali per superare la scarsa familiarità delle parti con questo nuovo settore.

IDROGENO E RETE GAS

Secondo Transport & Environment (QUI) un'abbondanza di letteratura accademica ha sottolineato che l'idrogeno non sarebbe adatto all'uso nella rete del gas e che le pompe di calore sono la soluzione migliore e più economica per decarbonizzare il riscaldamento domestico nel Regno Unito. L'immissione di idrogeno verde nella rete del gas comporterebbe anche lo scenario assolutamente assurdo in cui l'elettricità viene utilizzata per creare idrogeno, che viene poi iniettato nella rete del gas, che viene incanalato in una centrale elettrica dove viene bruciato per creare elettricità.

Il settore dei trasporti, tuttavia, potrebbe fare un uso efficiente dell'idrogeno, in particolare per decarbonizzare l'aviazione e il trasporto marittimo. Indipendentemente da ciò, la quantità di idrogeno necessaria per decarbonizzare questi settori farebbe uso di una grande quantità di capacità di energia rinnovabile, quindi è essenziale che il governo metta in atto gli elementi costitutivi per raggiungere la decarbonizzazione di questi settori piuttosto che cercare di integrare l'idrogeno nella rete del gas.