IDROGENO – luci e ombre per il nuovo vettore energetico (M. Maroncelli)
A seguito dell’interessante webinar organizzato da “Il Sole 24 Ore” svoltosi lo scorso 30 Marzo 2021 dal titolo “La strategia sull’idrogeno e la transizione energetica”, al quale hanno assistito oltre 6.000 persone, luci e ombre appaiono sull’adozione dell’idrogeno (H2) come nuovo vettore di energia ambientalmente sostenibile. Vari sono stati i punti discussi e non senza alcune informazioni contrastanti fra loro, soprattutto a riguardo dell’idoneità dei tubi di acciaio esistenti e del necessario ammodernamento delle reti, che devono essere peraltro digitalizzate come fattore abilitante per una più efficiente gestione. I punti collimanti, invece, sono stati quelli che identificano l’idrogeno come un possibile vettore energetico sostenibile ma, a causa degli elevati costi di produzione “green”, dobbiamo oggi intenderlo come un vettore aggiuntivo agli altri, capace per alcuni campi di utilizzo energivori (es. acciaierie, cementifici, navi, treni, trasporti pesanti su gomma) di ridurre le emissioni di CO2, ma più difficilmente applicabili all’autotrasporto leggero (automobili) e alle utenze domestiche (inteso come utilizzo al 100%), in entrambi i casi a causa della ovvia concorrenza dell’elettricità (anche green) già presente e in fase di netta affermazione anche nel settore automobilistico e, fattore di primaria importanza, dal costo di realizzazione delle eventuali infrastrutture di produzione in loco dell’idrogeno (elettrolizzatori) o di trasporto (reti tubi dedicate) e di erogazione (distributori sulle reti stradali e autostradali). L’ipotesi di miscela dell’H2 al 10% con il gas metano, trasportabile nelle reti di distribuzione già esistenti e processabile da tutti i dispositivi casalinghi e industriali di combustione, non contribuirebbe però alla decarbonizzazione del sistema, ma potrebbe aiutare a creare la domanda di H2, altro fattore basilare per avviare e far crescere l’intera filiera che deve condurre all’incremento dell’utilizzo di tale vettore energetico. In definitiva, oggi, nell’ipotesi che tutto fosse già pronto, l’H2 costerebbe troppo, ma tutto il mondo si sta preparando ad utilizzarlo poiché risulta evidente che, per sostenere la crescente domanda di energia mondiale, non ci sarà un’unica fonte e vettore di energia, ma occorrerà utilizzare tutte le tecnologie e le risorse disponibili. L’energia ottenuta dalle fonti fossili: carbone (oggi circa 70% di quella prodotta a livello mondiale), dal petrolio e dal gas dovranno essere decarbonizzate, cosa peraltro possibile accumulando la CO2 per produrre H2, ma a fronte di oneri elevati. Il tema della transizione energetica coinvolge pertanto fortemente anche gli ambiti economici, ambientali e culturali che riguardano tutto il nostro pianeta in una riconversione industriale in chiave di economia circolare, per i quali è fondamentale avere una convergenza di intenti e di azioni affinchè tutti s’impegnino a raggiungere i medesimi obiettivi.
Fin dal 2006 sono state condotte prove di lungo periodo in cui i tubi in polietilene PE80 e PE100 sono stati esposti ad idrogeno puro alla pressione di 4 bar per dieci anni in condizioni di posa simili alle normali applicazioni di rete, per verificare eventuali modifiche nella struttura polimerica, nella resistenza all’ossidazione, nel comportamento a trazione e nella resistenza alla propagazione della fessura, verificando che l’esposizione con il gas non altera nessuna di queste proprietà del materiale a garanzia della durabilità delle tubazioni. I risultati esposti alla XIX Conferenza dei tubi in materiale plastico a Las Vegas hanno mostrato l’idoneità all’uso delle tubazioni PE100-RC dopo una prova di esposizione della durata di 1000 ore al 100% di idrogeno ad una pressione di 2 bar. I risultati ottenuti non hanno evidenziato differenze significative nelle caratteristiche meccaniche e prestazionali dei tubi né, tantomeno, difetti nella saldatura ad elettrofusione effettuata sulla tubazione dopo esposizione al gas, per simulare il comportamento del materiale in caso di interventi di manutenzione e saldatura di un tubo dopo essere stato in esercizio con idrogeno puro. La prova ha avuto come oggetto di verifica anche la permeabilità del polietilene alle molecole di idrogeno, per loro natura molto più piccole delle molecole di metano, dunque più propense ad attraversare la parete del tubo. Anche in questo caso secondo l’opinione degli esperti del Kiwa i rischi in caso di trasporto di metano o idrogeno al 100% alla pressione di due bar sembrano comparabili, date le ridotte differenze tra i coefficienti di permeabilità del polietilene e le differenze nel comportamento fisico in aria dei due gas.
Secondo quanto approfondito fino ad oggi, nel breve periodo, il trasporto di una miscela di gas naturale e idrogeno in proporzione 5-15% risulta praticabile per un sistema di condotte esistente realizzato in polietilene e numerosi sono i progetti pilota, in molte parti del mondo. La ricerca e la legislazione devono ancora esprimersi in merito alle massime concentrazioni di idrogeno ed alle pressioni ammissibili per le reti esistenti e sono necessari ulteriori approfondimenti riguardo la compatibilità di tutti gli elementi che costituiscono il sistema di trasporto rispetto ad eventuali modifiche nella miscela di gas combustibili. La divisione Ricerca e Sviluppo del System Group è come sempre a disposizione per approfondire la tematica con quanti vogliano confrontarsi con questa interessante proposta di innovazione.
Articolo scritto in collaborazione con ing. Alberto Mezzanotti (U.T. System Group)
