La produzione di idrogeno nella transizione energetica: esplorare il progetto Protium Pioneer 1

L’idrogeno è ampiamente visto come una componente critica di un futuro “net zero” e ha un ruolo chiave da svolgere nella decarbonizzazione di settori come i trasporti pesanti e i processi industriali.

Si è assistito ad un recente boom di interesse, guidato dall’urgente necessità di affrontare il cambiamento climatico, i miglioramenti tecnologici e le sfide affrontate dalle industrie nella decarbonizzazione attraverso l’elettrificazione.

L’idrogeno è già comunemente utilizzato nelle industrie, in particolare nei processi chimici. La produzione dedicata di idrogeno come vettore energetico è una tendenza emergente.

La velocità con cui la domanda è cresciuta è a dir poco fenomenale, ed è in aumento, ma ciò ha portato a due domande importanti: è una soluzione sostenibile e da dove viene?

Sebbene sia molto incoraggiante vedere il desiderio di un futuro più verde, è importante considerare come viene prodotto l’idrogeno per garantire che si faccia una differenza positiva verso un futuro a zero emissioni nette.

Oggi, la maggior parte dell’idrogeno nel Regno Unito e nel mondo viene prodotta attraverso un processo chiamato Steam Manthrop Reforming.

Come suggerisce il nome, il metano (prodotto dal gas naturale) viene scomposto dal vapore e dal calore in idrogeno e anidride carbonica, quest'ultima rilasciata nell'atmosfera. A causa delle emissioni ad esso associate, viene spesso etichettato come "idrogeno grigio". Se tutto l’idrogeno per i futuri “progetti verdi” provenisse da fonti “grigie”, ciò sposterebbe semplicemente le emissioni dal punto di utilizzo al punto di produzione.

Sono in fase di sviluppo metodi per catturare e immagazzinare il carbonio, comunemente chiamati CCS. Quando la CCS viene aggiunta a valle del processo di steam reforming, l'idrogeno può essere etichettato come "blu". Tuttavia, questo processo non è ancora una procedura a zero emissioni, poiché non tutto il carbonio può essere catturato.

Il miglior metodo a emissioni zero per la produzione di idrogeno è chiamato elettrolisi, in cui l'acqua viene “divisa” nelle sue parti costituenti utilizzando l'elettricità. Se l’energia è generata da fonti rinnovabili o nucleare, non ci sono emissioni di carbonio e l’idrogeno può essere etichettato “verde” perché non ci sono emissioni di carbonio.

Attualmente, la disponibilità di idrogeno verde è molto limitata, ma la situazione sta cambiando rapidamente con aziende come Protium in prima linea.

È in atto uno spostamento crescente verso l’idrogeno verde, con impianti di produzione pianificati e sviluppati in tutto il Regno Unito.

Protium è una delle aziende all'avanguardia, avendo presentato il suo primo elettrolizzatore operativo all'inizio di quest'anno e con altri progetti già in fase di sviluppo.

L'unità elettrolitica Protium Pioneer è la più grande installazione della tecnologia Enapter AEM nel Regno Unito. Pioneer 1 è composto da 40 moduli elettrolizzatori Enapter in grado di produrre oltre 40 kg di idrogeno al giorno. Ciò equivale ad alimentare 13 auto per 350 km.

Il carico dell’elettrolizzatore può essere regolato per adattarsi alle fluttuazioni e all’intermittenza dell’energia rinnovabile, mentre l’idrogeno prodotto può essere immagazzinato come gas o liquido e consumato come e quando l’utente ne ha bisogno. Pertanto l’idrogeno sarà così importante in un futuro a zero emissioni nette.

Tuttavia, lo sviluppo e l’implementazione di questo tipo di infrastrutture non sono esenti da insidie.

Gli effetti della pandemia e della guerra in corso in Ucraina, insieme all’aumento della domanda di prodotti a base di idrogeno verde, hanno messo a dura prova la catena di approvvigionamento in quasi tutte le aree coinvolte nella produzione meccanica di prodotti.

Attualmente esistono prove di un aumento dei costi di oltre il 30% e di tempi di consegna di oltre il 100% nell'arco di poche settimane. Dal punto di vista dello sviluppatore, ciò ha esercitato pressione sull'effettuazione anticipata degli ordini e sulla gestione dei contratti per evitare il superamento dei costi.

Un aspetto chiave di qualsiasi progetto è garantire che la sicurezza intrinseca sia raggiunta all'interno del progetto. Per sua natura, l’idrogeno è più infiammabile del gas naturale. Tuttavia, essendo una molecola molto più leggera, si disperde anche più velocemente.

Pertanto, ottenere una ventilazione adeguata per un sistema a idrogeno è una sfida fondamentale per evitare che l’idrogeno raggiunga il limite di infiammabilità (4% v/v nell’aria). Per ottenere un sito intrinsecamente sicuro, molte apparecchiature chiave dovrebbero essere posizionate all’esterno dei container per garantire la massima ventilazione naturale e prevenire l’accumulo di idrogeno.