ENERGIA | Idrogeno | Progetti e Sviluppi

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PERCHÉ L’IDROGENO

L’idrogeno è un vettore in grado di soddisfare i requisiti precedentemente indicati; infatti:

• è un gas che brucia nell’aria secondo la semplice reazione: idrogeno più ossigeno uguale acqua e calore
H2 + 1/2 O2 = H2O + calore
dando quindi come unico prodotto di reazione acqua pura;

• può essere prodotto sia da fonti fossili, sia da fonti rinnovabili, sia da fonte nucleare;

• può essere distribuito in rete abbastanza agevolmente compatibilmente con gli usi finali e con lo sviluppo delle tecnologie di trasporto e di stoccaggio;

• può essere impiegato in diverse applicazioni (produzione di energia elettrica centralizzata o distribuita, generazione di calore, trazione) con un impatto locale nullo o estremamente ridotto; sono indubbi i vantaggi energetici e soprattutto ambientali che conseguirebbero dall’uso esteso dell’idrogeno in particolari sistemi elettrochimici denominati “celle a combustibile” che permettono la trasformazione diretta dell’energia chimica contenuta nel gas in energia elettrica, senza altre emissioni dannose.
Si può dire, quindi, che l’idrogeno rappresenta in prospettiva un componente ideale di un futuro sistema energetico sostenibile, costituendo un incentivo verso l’impiego diffuso delle fonti rinnovabili (e di un “nuovo nucleare”), ma già nel breve-medio termine può rendere i combustibili fossili compatibili con le esigenze ambientali.

COS’È E COME SI PRODUCE

L’idrogeno, l’elemento più leggero e abbondante dell’universo, è assai raro sulla Terra allo stato elementare a causa della sua estrema volatilità – si trova, ad esempio, nelle emanazioni vulcaniche, nelle sorgenti petrolifere, nelle fumarole – ma viceversa è molto diffuso sotto forma di composti (acqua, idrocarburi, sostanze minerali, organismi animali e vegetali) e può quindi essere prodotto a partire da diverse fonti. L’interesse per il suo impiego come combustibile, sia per applicazioni stazionarie che per la trazione, deriva dal fatto che l’inquinamento prodotto è quasi
nullo; infatti, come già accennato, se usato in sistemi a combustione produce vapor d’acqua e tracce di ossidi di azoto, oppure solo vapor d’acqua se utilizzato con sistemi elettrochimici con celle a combustibile.
Rispetto agli altri combustibili, l’idrogeno è un gas incolore, inodore, non velenoso, estremamente volatile e leggero: presenta quindi un ridotto contenuto energetico per unità di volume, mentre ha il più alto contenuto di energia per unità di massa. Per fare un confronto con un altro combustibile, ad esempio il gasolio, possiamo dire che un litro di gasolio, come contenuto energetico, equivale a:
• 3,12 m3 di idrogeno gassoso (in condizioni normali);
• 4,13 litri di idrogeno liquido
dove però la combustione dell’idrogeno può essere realizzata con un’efficienza più alta.
A fronte di queste qualità energetiche e soprattutto ambientali, tuttavia l’introduzione dell’idrogeno come combustibile - e più in generale come vettore energetico - richiede che siano messe a punto le tecnologie necessarie per agevolare la produzione, il trasporto, l’accumulo e l’utilizzo. A titolo di esempio, solo per la liquefazione a -253 °C occorrono particolari tecnologie oltre che
la predisposizione di speciali container per il trasporto.
Per quanto riguarda la produzione, ricordiamo che le fonti primarie di partenza possono essere sia fossili che rinnovabili in modo da contribuire alla diversificazione ed all’integrazione tra i diversi tipi di energia.

PRODUZIONE DA FONTI FOSSILI

Le tecnologie di produzione dell’idrogeno a partire dai combustibili fossili sono mature e ampiamente utilizzate, anche se vanno ottimizzate da un punto di vista economico, energetico e di impatto ambientale. Dei circa 500 miliardi di Nm3 di idrogeno prodotti annualmente a livello mondiale, circa 190 miliardi rappresentano un sottoprodotto dell’industria chimica (ad es. dagli impianti cloro-soda), mentre la maggior frazione deriva da combustibili fossili, gas naturale ed olio pesante, attraverso processi di reforming e di ossidazione parziale.
Tali processi prevedono la produzione del gas attraverso successivi stadi di raffinazione e di frazionamento delle molecole degli idrocarburi fino alla completa eliminazione del carbonio. Con questa linea oggi viene prodotta una grandissima quantità di idrogeno, tutta quella consumata sul mercato della chimica dei fertilizzanti di sintesi e nella metallurgia dell’acciaio. Il processo più diffuso, “steam reforming”, reazione a caldo del metano con vapore a 800 °C in modo da ossidare il carbonio e liberare idrogeno dalla molecola con emissione di anidride carbonica è tecnicamente molto ben sperimentato e viene realizzato industrialmente con reattori di grosse capacità.
[...]
La produzione da fonti fossili, però, ha l’inconveniente di dar luogo - come prodotto di scarto - alla emissione di grandi quantità di CO2, cosicché l’idrogeno - pur utilizzabile in modo pulito - non è comunque incolpevole a causa dell’inquinamento prodotto nel ciclo di lavorazione.
Per ovviare a ciò occorrerebbe raccogliere e confinare la CO2 prodotta nei grossi impianti, sfruttando l’esperienza in materia delle compagnie petrolifere. Per queste si può anche ipotizzare una parziale riconversione che consenta di produrre idrogeno dagli idrocarburi, idrogeno che verrebbe poi utilizzato negli autoveicoli (conservando ovviamente il profitto per le compagnie).
Dal punto di vista ambientale, questa soluzione ha il vantaggio di evitare le emissioni di CO2 di una miriade di veicoli sparsi sul territorio, concentrandole negli impianti petrolchimici da dove però potrebbero essere catturate con opportuni filtri, trasformate in forma liquida o solida e poi immagazzinate in giacimenti geologici profondi e di caratteristiche adeguate che ne dovrebbero impedire la reimmissione in atmosfera. Nel nostro Paese, come in altri, le opzioni principali
sono due:
• pompaggio nei giacimenti esauriti di gas e petrolio;
• immissione nei cosiddetti acquiferi salini, formazioni stabili sotterranee non altrimenti utilizzabili, e in fondali oceanici situati a grande profondità (oltre 1.000 m sotto il livello del mare) dove la CO2 si manterrebbe allo stato liquido indefinitamente a causa dell’enorme pressione ivi esistente.
Dal punto di vista tecnico, queste proposte - il cui sviluppo già costituisce di per sé un programma di ampie dimensioni - sono già oggi realizzabili con qualche aggiustamento e modifica di tecnologie esistenti in modo da consentire uno sviluppo graduale delle infrastrutture del settore energetico e quindi una riduzione degli inquinanti nel breve-medio termine. È tuttavia da tener presente che la produzione di idrogeno da combustibili fossili deve essere considerata come una sorta di “ponte tecnologico” verso la produzione da fonti rinnovabili - soluzione più promettente nel lungo termine - in quanto lascerebbe irrisolti in particolare i problemi economici a causa dell’inevitabile progressivo esaurimento delle riserve di combustibili fossili e del costo aggiuntivo del confinamento della CO2.

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PRODUZIONE DA FONTI RINNOVABILI

Per quanto riguarda la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili - modo sostanzialmente pulito e per questo ben più interessante - i processi possono essere sommariamente distinti in:
• produzione da biomasse;
• produzione dall’acqua.
Nella produzione di idrogeno a partire da biomasse nessuno dei processi proposti ha ancora raggiunto la maturità industriale. Le diverse alternative (gassificazione; pirolisi e successivo reforming della frazione liquida prodotta; produzione di etanolo e reforming dello stesso; produzione biologica attraverso processi basati su fenomeni di fotosintesi o di fermentazione) richiedono tutte un impegno notevole di ricerca, sviluppo e dimostrazione, anche se a livelli diversi. Le premesse sono comunque buone, tenuto anche conto dei diversi materiali utilizzabili.

L’idrogeno può anche essere prodotto dall’acqua scindendo la stessa nei suoi componenti (idrogeno e ossigeno) attraverso diversi processi, tra i quali quello più consolidato è l’elettrolisi.
Mediante l’uso di energia solare fotovoltaica si può produrre idrogeno elettrolitico e ossigeno che poi possono essere fatti ricombinare nelle celle a combustibile per produrre l’energia elettrica di cui abbiamo bisogno. Come prodotto finale di scarto si genera una quantità di acqua pura pressappoco uguale a quella di partenza, chiudendo in tal modo il ciclo senza emissioni inquinanti. [...]

Il problema attualmente è il costo. Con l’elettrolisi dell’acqua, infatti, è vero che si può ottenere idrogeno praticamente puro, ma solo a un prezzo che può diventare economicamente accettabile in una prospettiva ancora lontana, allorquando le innovazioni tecnologiche potrebbero consentire un costo estremamente basso dell’energia elettrica, prodotta da fonti rinnovabili (o da nucleare). Pertanto tale scelta non appare, allo stato attuale delle conoscenze, economicamente ed energeticamente perseguibile, se non per applicazioni particolari (ad esempio aree remote).
La dissociazione dell’acqua può essere effettuata anche facendo uso di processi termochimici che utilizzano calore ad alta temperatura (800-1000 °C) ottenuto da fonti diverse (prima fra tutte l’energia solare termica); sono in corso, anche in Italia, attività di ricerca e sviluppo tese a dimostrare la fattibilità industriale di tali processi ed il potenziale nel lungo termine sembra essere molto interessante.
Altri processi, ancora allo stato di laboratorio, sono la fotoconversione che scinde l’acqua usando organismi biologici o materiali sintetici, e i processi fotoelettrochimici, che usano per lo stesso scopo una corrente elettrica generata da semiconduttori.

[...]

RICERCA E SVILUPPO

ALL’ESTERO
I principali Paesi industrializzati nel mondo, in particolare Stati Uniti, Giappone, Unione Europea hanno tutti programmi di ricerca e sviluppo in corso, sia a breve che a medio termine, finalizzati a perfezionare la tecnologia delle celle e ad introdurre lo sfruttamento dell’idrogeno nella produzione di energia nel giro di alcuni anni.
A livello europeo, nell’ottobre 2002, è stato costituito un gruppo di esperti composto da rappresentanti di grandi industrie del settore automobilistico ed energetico, dei servizi pubblici, di istituti di ricerca, con il compito di definire un programma e le priorità per promuovere la diffusione e l’utilizzo dell’idrogeno.
Nel giugno 2003 a Bruxelles è stato da questi presentato un documento sulla “Visione Europea”che, di pari passo con lo sviluppo delle celle a combustibile e delle tecnologie correlate, prevede che intorno al 2050 l’idrogeno prodotto da fonti rinnovabili rivestirà un ruolo importante nella produzione di energia.

IN ITALIA

[...] gli ingenti investimenti necessari richiedono il coinvolgimento attivo e convinto dei principali attori nazionali interessati (governo, società energetiche, industrie, utenti, strutture di ricerca); inoltre le numerose competenze necessarie e i diversi interessi coinvolti devono essere gestite in un quadro organico e unitario, che persegua in maniera coordinata obiettivi di interesse strategico per il Paese, avvalendosi anche di collaborazioni internazionali.
L’ENEA, per il suo ruolo e le sue competenze, intende contribuire allo sviluppo di tale programma in collaborazione con tutti i soggetti nazionali interessati.
Riassumendo, le attività previste in Italia per il breve-medio termine riguarderanno:
1 per la produzione:
la generazione di idrogeno pulito a partire da combustibili fossili;
la valutazione e la fattibilità delle opzioni disponibili per il confinamento della CO2;
la produzione da fonti rinnovabili, in particolare dall’energia solare;
la messa a punto di sistemi di trasporto e distribuzione; la creazione di una rete di infrastrutture e di stoccaggio;
2 per l’utilizzazione:
la generazione di energia elettrica stazionaria, sia centralizzata in impianti di taglia industriale, sia distribuita in sistemi portatili e per utenze familiari; lo sviluppo di autoveicoli funzionanti a idrogeno.
[...]

[ENEA - Per altre info visitate il sito www.enea.it]

[legolego]

27/01/2011 - Sorgerà in Giappone la prima città ad idrogeno

Roma, 27 gen. (TMNews) - Il Giappone ha lanciato la prima "città a idrogeno": un progetto per dimostrare la fattibilità tecnologica di un uso domestico e aziendale dell'idrogeno. Lo ha annunciato un comunicato del Ministero giapponese dell'economia, del commercio e dell'industria, secondo cui è la prima volta al mondo che un esperimento di questo tipo viene effettuato su scala cittadina. La città prescelta è Kitakyushu (sull'isola di Kyushu, nel Sud del Giappone), dove un sistema di condutture rifornirà un complesso di condomini, singole abitazioni, uffici e centri commerciali con l'idrogeno prodotto dal ciclo di lavorazione di un vicino impianto della Nippon Steel Corporation. Lo scopo del progetto è verificare la stabilità del rifornimento, la sicurezza e la fattibilità delle tecnologie per produrre, trasportare, immagazzinare e utilizzare l'idrogeno in modo facile ed economico. Fra le tecniche che saranno oggetto di valutazione in base all'esperimento, il Ministero segnala l'aggiunta o la rimozione di odori, l'efficienza delle celle a combustibile a idrogeno puro e i sistemi di misurazione del flusso di idrogeno, necessari per arrivare a una giusta tariffazione. La "città a idrogeno" fa parte di un programma più ampio del governo giapponese, denominato "Hydrogen Energy Social Infrastructure Development Demonstration Project", pensato come modello di una "società futura basata sull'idrogeno" e quindi con basse emissioni di anidride carbonica. A questo contesto fa capo anche l'ambizioso progetto "autostrade a idrogeno", che vede impegnate le tre maggiori case automobilistiche giapponesi (Toyota, Honda e Nissan), in collaborazione con le principali società energetiche del Paese, a commercializzare autoveicoli a celle a combustibile entro il 2015, anno in cui è anche progettata la realizzazione di 100 stazioni di rifornimento di idrogeno nelle città di Tokyo, Nagoya, Osaka e Fukuoka.

Copyright TM News(c) 2011

[Pedy]

[alalgio]

Meno grappe whiskey vodke e cognaq in giro , usiamo anche l ' alcool invece che farci solo quelle bevande ( con tutti i problemi sanitari e sociali che mi sa permangono ancora , tra l ' altro )

[Scu]

in italia qualcosa in quest'ambito si è mosso da tempo, la centrale in bicocca, la centrale di fusina, l'idrogenodotto di arezzo...

purtroppo la strada è ancora molto in salita e lo sviluppo da fare molto...

[alalgio]

Originally Posted by alalgio

Meno grappe whiskey vodke e cognaq in giro , usiamo anche l ' alcool invece che farci solo quelle bevande ( con tutti i problemi sanitari e sociali che mi sa permangono ancora , tra l ' altro )

Comunque , per quanto riguardo l ' alcool , ho aperto una discussione al proposito che potrebbe essere anche fusa con questa , anche se penso che sarebbe meglio che la parola " alcool " venisse evidenziata , in un eventuale nuovo thread .
La discussione in questione sarebbe " carburanti alternativi " : www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1297509 .
Aggiungo che l ' alcool potrebbe anche servire da riscaldamento domestico senza far arrivare metano o chissà cosa dall ' Ucraina o da chissà dove , come se non erro avviene per esempio in Italia ( vadano retro gli xenofobi : voglio dire che anche là nell ' est potrebbero usare diversamente gli idrocarburi invece che mandarli liquidi o gassosi qui ) : con una caldaia efficente non ci sarebbero nemmeno emissioni nocive , forse .

[legolego]

io lascerei i thread distinti, in quanto l'idrogeno non è solo un carburante alternativo...ci sono troppe altre implicazioni di carattere scientifico/tecnologico/applicativo che meritano una attenzione 'particolare' (non solo legata al trasporto)...
Eì' un tema che riguarda anche la ricerca e gli SVILUPPI futuri...

[legolego]

Auto a Idrogeno: a che punto siamo?

Fra i vari combustibili alternativi al petrolio per l’autotrazione periodicamente si torna a parlare dell’idrogeno elemento che, entrando nella composizione chimica dell’acqua, è molto diffuso in natura.

Purtroppo l’utilizzo dell’idrogeno puro come combustibile per le auto comporta seri problemi sia di produzione (nel migliore dei casi bisogna usare energia elettrica) sia soprattutto d’immagazzinamento a bordo del veicolo, giacché le bombole ad alta pressione hanno dimensioni e peso considerevoli. Una soluzione è quella di produrre l’idrogeno utilizzando come fonte di energia quella fotovoltaica e, in seguito, immetterlo in celle a combustibile per la produzione di energia elettrica con la quale ricaricare le batterie della nostra e-car. L’idrogeno entra anche a far parte del processo di fusione fredda dal quale è possibile ottenere grosse quantità di energia. Una strada poco battuta, ma sulla quale c’è un acceso dibattito, è quella che prevede l’utilizzo del cosiddetto “Gas Brown” una miscela di Ossigeno e Idrogeno da utilizzare come “additivo” del normale combustibile (gasolio o benzina) della nostra vettura ottenendo, secondo i dati di alcuni test effettuati da hobbisti e sperimentatori, un risparmio fra il venti e il trenta per cento nei consumi e, soprattutto, un notevole abbattimento delle polveri sottili. Il dispositivo in grado di generare il gas necessario a un’auto di 2000 cc non è più grande della batteria installata a bordo e può essere auto costruito con minime nozioni di meccanica ed elettronica. Per chi non ama il fai da te, è possibile trovare kit già pronti a prezzi fra i 250 euro e i 500 euro. Unico problema l’omologazione che, a quanto sembra, in Italia non sarebbe

possibile.

http://www.energierinnovabili10.it/a...iamo-1171.html

[alimatteo86]

Originally Posted by legolego

possibile.

http://www.energierinnovabili10.it/a...iamo-1171.html

ok, sono confuso...se ho capito bene nella prima parte dell'articolo si propone di fare: fotovoltaico->idrogeno->cella a combustibile->energia elettrica?????

sono confuso...

poi che c'entra la fusione fredda

confuso & perplesso

infine: O2 e H2.
Una miscela del genere è l'ideale per creare un motore estremamente inquinante(polveri sottili escluse...e ci credo! )...non capisco davvero a cosa serva aggiungere ossigeno (puro, immagino)

[legolego]

http://ec.europa.eu/research/leaflet...ge_100_it.html

Progetti affini finanziati dall’Ue

MOREPOWER
Questo progetto si prefigge lo sviluppo di una cella a combustibile a metanolo o etanolo diretto, portatile e a basso costo. La difficoltà sta nell’ottenere un funzionamento efficiente a temperature bassissime, e con costi molto contenuti. La cella potrebbe essere utilizzata in applicazioni quali telefoni cellulari, notebook, apparecchiature per il tempo libero, utensili elettrici, ecc.

HI2H2
Questo progetto ricorrerà ai procedimenti produttivi e a materiali di ultimissima generazione per sviluppare e testare un’innovativa cella elettrolitica ad alta temperatura capace di produrre idrogeno in modo efficiente ed economico, utilizzando tecnologie di conversione elettrochimica per celle a ossido solido planari.
http://www.hi2h2.com/

BIO-H2
Questo progetto esamina la possibilità di eseguire il reforming di bioetanolo per produrre idrogeno a bordo di un veicolo.

HyNet
Questa rete tematica riunisce varie categorie interessate al fine di proporre una road map europea dell’idrogeno per individuare le strategie di transizione dagli odierni sistemi energetici basati su combustibili fossili ai futuri sistemi energetici sostenibili, basati essenzialmente su elettricità e idrogeno. L’iniziativa è sfociata nel progetto HYWAYS che analizza in maniera approfondita le conseguenze tecnologiche, economiche e sociali delle varie opzioni per la produzione di idrogeno.
http://www.hynet.info/

EIHPII
Progetto integrato europeo per l’idrogeno. Si tratta di un progetto di RST di natura prenormativa, con la partecipazione di 20 partner, che affronta il problema dell’armonizzazione generale dei regolamenti comunitari in materia di veicoli alimentati a idrogeno liquido o in forma di gas compresso e delle necessarie infrastrutture per il rifornimento.
http://www.eihp.org/

HYSAFE
Questa rete di eccellenza vede la collaborazione di importanti aziende industriali e organizzazioni di ricerca su una vasta gamma di questioni di sicurezza connesse con le infrastrutture e i veicoli che utilizzano l’idrogeno.
www.hysafe.net

FUERO
Il cluster Fuero coordina nove progetti con l’obiettivo di definire i requisiti di sistema e componenti per i veicoli a celle a combustibile. Nell’ambito del cluster, i vari progetti sviluppano fuel processor (p.e. di benzina, metanolo, etanolo) nonché i componenti chiave dei sistemi a celle a combustibile.
http://www.fuero.org/

STORHY
Questo progetto, condotto da importanti case automobilistiche europee e da fornitori di idrogeno, intende mettere a punto sistemi robusti, sicuri ed efficienti per lo stoccaggio dell’idrogeno, da utilizzare a bordo di veicoli con motori a combustione interna o a celle a combustibile.
www.storhy.net

CUTE
Si tratta del progetto dimostrativo che utilizza la più grande flotta di autobus a celle di combustibile al mondo. In nove città europee circolano 27 di questi autobus, svolgendo regolare servizio da due anni, che dispongono di nuovi sistemi per la produzione, lo stoccaggio e l’alimentazione di idrogeno. A questo progetto è affiancato l’analogo progetto ECTOS in Islanda.
http://www.fuel-cell-bus-club.com/

[legolego]

E’ romano il primo impianto idrogeno-metano auto ed elettricità

E' stato installato nella sede del centro sportivo universitario della Sapienza a viale Tor di Quinto il primo esempio funzionante in Italia di impianto di cogenerazione alimentato a metano e idrogeno prodotto da energia rinnovabile. La miscela di metano e idrogeno, prodotto da elettrolisi dell'acqua ottenuta grazie ad energia proveniente da pannelli fotovoltaici, può essere utilizzata direttamente come carburante per automobili o finire nel cogeneratore per produrre energia elettrica al servizio della piscina del centro sportivo.

[distribuzionecarburanti.it]