L’idrogeno è sempre più al centro del dibattito sulla transizione energetica. È un gas leggero, abbondante e versatile, che può essere usato come vettore energetico alternativo ai combustibili e ai carburanti fossili per ridurre le emissioni climalteranti nei trasporti, nell’industria e anche negli edifici. Perché l’idrogeno diventi davvero protagonista, però, è necessario comprenderne le caratteristiche, le diverse modalità di produzione e i limiti tecnici e infrastrutturali ancora da superare.
In questa guida vediamo cos’è l’idrogeno, come si produce, quali sono le differenze tra le varie “colorazioni” (verde, blu, grigio), che ruolo ha nella rete gas europea e quali prospettive si aprono per il riscaldamento degli edifici e le tecnologie H2Ready.
L’idrogeno (H2) è l’elemento chimico più leggero e uno dei più abbondanti in natura. A temperatura e pressione ambiente si presenta come un gas incolore e inodore.
L’idrogeno è un gas molto “instabile”, cioè ha la tendenza ad aggrapparsi ad altri atomi per formare molecole più grandi, come l’acqua, legandosi con l’ossigeno, il metano, legandosi con quattro atomi di carbonio, e in molte altre molecole più complesse di idrocarburi gassosi, liquidi e solidi.
Si trova difficilmente puro in natura e va prodotto a partire da altre fonti (fossili o rinnovabili) e poi può essere immagazzinato, trasportato e utilizzato quando e dove serve.
Le proprietà che rendono l’idrogeno interessante per la transizione energetica sono principalmente due:
Quando si parla di idrogeno, spesso si usano dei “colori” per indicare come è stato prodotto e qual è il suo impatto ambientale complessivo. Le principali categorie sono:
L’idrogeno grigio è prodotto a partire da combustibili fossili, in particolare tramite reforming del gas naturale (steam methane reforming). È oggi la forma più diffusa, ma comporta emissioni significative di CO2 in atmosfera e non è quindi allineata con gli obiettivi di decarbonizzazione.
L’idrogeno blu utilizza ancora combustibili fossili come materia prima, ma abbina sistemi di cattura e stoccaggio della CO2 (CCS – Carbon Capture and Storage). Una parte rilevante delle emissioni viene intercettata e confinata, riducendo l’impatto ambientale rispetto all’idrogeno grigio.
L’idrogeno verde è prodotto tramite elettrolisi dell’acqua alimentata da energia elettrica rinnovabile (ad esempio fotovoltaico, eolico, idroelettrico). È considerato la forma di idrogeno con il miglior profilo di sostenibilità, perché nelle fasi di produzione e utilizzo non comporta emissioni dirette di CO2.
In letteratura si incontrano anche altre definizioni (idrogeno turchese, rosa, giallo, ecc.), legate a vari mix tra fonti fossili, nucleari e rinnovabili. Per la pianificazione energetica e per gli impianti termici, però, le categorie più rilevanti restano grigio, blu e verde.
Le principali tecnologie di produzione dell’idrogeno sono:
L’elettrolisi separa la molecola d'acqua (H2O) in idrogeno e ossigeno utilizzando energia elettrica. Se l’elettricità proviene da fonti rinnovabili, si parla di idrogeno verde. È una tecnologia fondamentale per collegare la produzione rinnovabile (spesso variabile nel tempo) con i settori difficili da elettrificare direttamente.
È il processo più diffuso per produrre idrogeno a partire dal gas naturale. A seconda che le emissioni siano o meno catturate e stoccate, si ottiene idrogeno grigio o blu. È una tecnologia consolidata, ma legata alla disponibilità di gas combustibile e all’effettiva efficacia dei sistemi di cattura della CO2.
Esistono anche approcci innovativi, come la pirolisi del metano, i processi termo-chimici ad alta temperatura o la gassificazione di biomasse. Si tratta di tecnologie con diversi gradi di maturità, che potrebbero affiancare elettrolisi e reforming nei prossimi anni.
L’idrogeno è considerato uno dei pilastri della decarbonizzazione perché permette di:
La strategia europea sull’idrogeno e i diversi piani nazionali puntano a sviluppare una vera e propria “hydrogen economy”, in cui produzione, trasporto, stoccaggio e utilizzo siano integrati in modo efficiente con il sistema energetico complessivo.
Uno degli ambiti più discussi riguarda l’impiego dell’idrogeno all’interno della rete gas esistente. Immettere una percentuale di idrogeno nella rete di gas naturale (blending) consente di ridurre le emissioni del gas distribuito, senza dover costruire da zero infrastrutture dedicate.
Questi temi sono approfonditi nell’articolo dedicato a l’impatto dell’idrogeno nella rete gas dell’Unione Europea, dove vengono analizzati in dettaglio:
In sintesi, oggi si sta lavorando per portare progressivamente le reti a essere H2Ready, con componenti e apparecchi in grado di funzionare in sicurezza con miscele che includono una quota sempre maggiore di idrogeno.
L’idrogeno viene spesso citato anche come possibile soluzione per il riscaldamento degli edifici. In questo ambito le strade principali sono due:
Per gli impianti termici, la transizione più immediata è rappresentata proprio dalle soluzioni H2Ready 20%, cioè apparecchi progettati per funzionare con miscele di gas che includono fino al 20% di idrogeno in volume, mantenendo livelli di sicurezza e performance adeguati.
Questi temi, con un focus specifico sugli impianti di riscaldamento e sugli scenari futuri, sono approfonditi nell’articolo “Idrogeno, il gas verde del futuro”, che analizza vantaggi, criticità e condizioni necessarie perché l’idrogeno possa realmente diventare un protagonista nel settore residenziale, terziario e industriale.
Nel medio-lungo periodo, l’idrogeno è destinato a giocare un ruolo crescente nel mix energetico europeo e globale. Entro il 2030 ci si attende un forte sviluppo di:
Guardando al 2050, l’idrogeno potrebbe diventare un tassello strutturale della neutralità climatica, soprattutto nei settori difficili da elettrificare e nei sistemi energetici integrati, dove gas, elettricità e soluzioni multi-energia lavorano insieme per ottimizzare efficienza, costi e impatti ambientali.
Un quadro più ampio sul ruolo dell’idrogeno verde nella transizione energetica è disponibile nell’articolo dedicato a “Idrogeno verde, il vettore numero uno della transizione energetica”, dove si analizzano benefici, limiti e prospettive di questa tecnologia.
L’idrogeno è un vettore energetico che può essere prodotto da diverse fonti e utilizzato in molti settori. Se prodotto da energie rinnovabili (idrogeno verde) consente di ridurre fortemente le emissioni di CO2, per questo è considerato uno dei pilastri della transizione energetica.
L’idrogeno grigio è prodotto da combustibili fossili senza cattura della CO2. L’idrogeno blu utilizza ancora fonti fossili, ma abbina sistemi di cattura e stoccaggio delle emissioni. L’idrogeno verde è ottenuto tramite elettrolisi alimentata da fonti rinnovabili ed è la soluzione con il miglior profilo ambientale.
Sì, entro certi limiti. Oggi si lavora soprattutto su miscele gas naturale + idrogeno (blending), verificando la compatibilità dei materiali e degli apparecchi. Nel tempo, l’obiettivo è rendere progressivamente H2Ready le infrastrutture e i sistemi di utilizzo.
Nel breve periodo, l’evoluzione più concreta riguarda apparecchi e sistemi H2Ready, in grado di funzionare con miscele gas-idrogeno. Nel lungo periodo, in alcuni contesti locali potrebbero svilupparsi reti dedicate all’idrogeno, ma la diffusione dipenderà da costi, infrastrutture e politiche energetiche.
L’idrogeno non è un’alternativa “contro” l’elettrificazione, ma un complemento. In molti casi l’elettrificazione diretta resta la via più efficiente. L’idrogeno è particolarmente utile dove servono alte temperature, grande flessibilità di stoccaggio o dove l’elettrificazione è poco pratica o troppo costosa.