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Idrogeno: proprietà, produzione e immagazzinamento

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È l’elemento più abbondante di tutto l’Universo, il Sole e la Via Lattea sono fatti per la maggior parte di idrogeno ed è un ottimo vettore energetico in forma di gas. Ma perchè non è ancora globalmente utilizzato? Scopriamone proprietà e criticità.


L’idrogeno (H2) è l’elemento più abbondante di tutto l’Universo, il Sole e la Via Lattea sono fatti per la maggior parte di idrogeno ed è un ottimo vettore energetico in forma di gas. Un solo chilogrammo di H2 è in grado di sviluppare 142 MJ di energia, contro i 56 del gas naturale, i 45-46 di benzina, diesel o kerosene, i 30-32 del carbone e i 16 della legna. Può essere trasportato con facilità lungo gasdotti e non produce emissioni di COo altri inquinanti.

Perché dunque l’idrogeno non è ancora generalmente e globalmente utilizzato?    

Principalmente perché, anche se sulla superficie terrestre ne possiamo trovare oceani interi, tutto questo idrogeno si trova in forma ossidata. Per poterlo utilizzare a fini energetici dobbiamo prima “ottenerlo” dalle molecole d’acqua e poi immagazzinarlo. Ecco perché l’idrogeno va considerato come un vettore per il trasporto e lo stoccaggio dell’energia e non come a una fonte energetica. Possiamo definirlo come un carburante. Trasportato dove serve, può “bruciare” con l’ossigeno producendo acqua[1].

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Grigio, blu, verde o viola? Tutti i colori dell’idrogeno

L’idrogeno che di per sé non contiene CO2, si distingue in diverse colorazioni – corrispondenti a costi e dispersioni inquinanti differenti - in base alla fonte da cui viene prodotto. Gran parte dell’idrogeno (più del 90% ad oggi) è prodotto da fonti fossili, soprattutto dal metano. Durante questo processo si genera anidride carbonica, che è un gas a effetto serra. Questo tipo d’idrogeno, detto “grigio”, è usato nell’industria chimica.

C’è, poi, l’idrogeno “blu”, prodotto sempre da fonti fossili ma catturando e immagazzinando gran parte dell’anidride carbonica. L’idrogeno “verde”, invece, è prodotto usando fonti rinnovabili come il solare e l’eolico. C’è, infine, anche l’idrogeno “viola” estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale nucleare, cioè a zero emissione di CO2 ma sicuramente più pericoloso dei precedenti.

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 La produzione di idrogeno da fonti rinnovabili

Com’è facile intuire, sebbene più costoso, l’idrogeno verde è quello più auspicabile ed ecocompatibile. La via principale per produrlo da fonti rinnovabili è utilizzare un elettrolizzatore. In questo dispositivo, fornendo elettricità all’acqua, si scindono le molecole di H2O nei suoi componenti, ossigeno e, appunto, idrogeno, trasformando l’energia elettrica in energia chimica. Se fatto funzionare al contrario, l’elettrizzatore diventa una cella a combustibile che ritrasforma l’energia chimica in energia elettrica, utilizzando le molecole H2 e O2 per produrre molecole di H2O.
In questo modo si riesce ad immagazzinare l’energia in eccesso prodotta dalle rinnovabili, invece di sprecarla: quando produciamo troppa energia rispetto alla domanda, ad esempio in un impianto a pannelli solari o in una centrale eolica, possiamo deviare l’eccesso di elettricità a un elettrolizzatore alimentato ad acqua, utilizzare o liberare l’ossigeno in atmosfera e immagazzinare l’idrogeno comprimendolo in bombole. Quando, viceversa, la domanda di energia supera la capacità di produzione da rinnovabili, possiamo far funzionare l’elettrolizzatore al contrario e trasformare di nuovo l’energia chimica in energia elettrica.

Oltre a stabilizzare la rete elettrica, l’idrogeno è impiegato come carburante per automobili, camion, persino treni o intere navi, o anche per alimentare impianti industriali che richiedono grandi quantità di energia, rendendole in questo modo maggiormente ecocompatibili. 


[1] “Il segreto dell’idrogeno” p. 92 in Internazionale n. 1399 | 5 marzo 2021

 

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