Oggi si parla sempre più spesso di idrogeno verde come nuovo orizzonte della sostenibilità e della decarbonizzazione, perché rappresenta una sorta di immagazzinatore di energia ad impatto zero, in grado di sostituire via via i classici combustibili fossili, quali petrolio, carbone e gas naturali.
L’idrogeno verde si produce sostanzialmente dalla elettrolisi dell’acqua e proprio per questo rappresenta un elemento puro, praticamente inesauribile e quindi rinnovabile.
Proprio in virtù di queste sue caratteristiche risulta perfetto per parecchi utilizzi: dal riscaldamento, al funzionamento delle industrie, fino alla mobilità.
Il settore dei trasporti pesanti è infatti uno di quelli che, rispetto alle autovetture, è quello che è rimasto molto più indietro.
Parliamo di camion, autobus, treni, aerei e navi. Mentre per le automobili, infatti, l’elettrificazione sta dando una grandissima resa, invece per i mezzi pesanti non c’è altra fonte se non i combustibili classici, molto inquinanti. Per questa tipologia di mezzi quindi l’alternativa dell’idrogeno verde sarebbe fondamentale.
L’idrogeno verde infatti si può bruciare per produrre elettricità, senza immettere nell’atmosfera anidride carbonica, riducendo quindi l’inquinamento ambientale e limitando il surriscaldamento globale.
Attualmente però l’idrogeno verde è scarsamente utilizzato e in via di studio così da comprenderne fino in fondo le modalità di estrazione, conservazione e applicazione nei settori dell’energia.
Ma la strada è ancora lunga e ambiziosa, si ipotizza che entro il 2050 l’idrogeno verde possa diventare una tra le fonti energetiche più comuni nelle nostre quotidianità.
Cosa è l’idrogeno verde
Possiamo considerare l’idrogeno verde tra le maggiori fonti ecosostenibili, in grado quindi di essere utilizzato senza produrre sostanze inquinanti, quali la CO2 in grado di inquinare pesantemente l’ambiente.
L’idrogeno verde è infatti l’unico combustibile in grado di bruciare senza emettere anidride carbonica. Si distingue a tal riguardo dall’idrogeno grigio che invece emette CO2, disperdendosi nell’atmosfera.
L’idrogeno verde viene prodotto a zero impatto ambientale, sfruttando l’elettrolisi dell’acqua alimentata da fonti di energia rinnovabile come i pannelli solari o l’energia eolica.
Come si produce l’idrogeno verde
L’idrogeno verde è in verità, più che una fonte energetica, un vettore energetico, ossia un mezzo che consente l’immagazzinamento dell’energia, erogata da altre forme, come dall’elettricità o dalla combustione.
L’idrogeno in forma di molecola H2 è infatti difficile da trovare così in natura, ma si produce dall’elettrolisi dell’acqua con gli elettrolizzatori, che scindono la molecola d’acqua H2O o a partire da gas o addirittura dal petrolio.
Di suo l’idrogeno come H2 è una molecola molto instabile e tende a trovare dei ganci, per questo si lega con altre molecole. Ma è proprio in virtù di “questa sua socievolezza” che diventa un trasportatore di energie.
Studiare e trovare le modalità di produrre e utilizzare l’idrogeno verde, detto quindi anche “idrogeno green” può rappresentare una soluzione energetica sostenibile, per affiancare o addirittura sostituire quelle fonti che oggi sono le responsabili dell’inquinamento e del cambiamento climatico.
I tanti colori dell’idrogeno puro
L’idrogeno verde, come già detto non lo si trova in forma pura in natura e va estratto dai composti ai quali si lega. Una delle sue combinazioni più frequenti per fortuna è con l’acqua, elemento molto disponibile nel nostro pianeta.
Ma vediamo qui quali sono “tutti i colori dell’idrogeno puro” e come può venire ottenuto applicando dei processi trasformativi che assumono nomi diversi a seconda dei metodi utilizzati.
Grey Hydrogen
Questa tipologia di idrogeno grigio è derivato dall’utilizzo di combustibili fossili in un processo chimico chiamato Steam Methane Reforming (SMR – reazione di reforming con vapore).
Ma questo processo è parecchio inquinante per l’ambiente, perché genera CO2. Lo si è utilizzato ad oggi perché molto economico.
Blue Hydrogen
L’idrogeno blu utilizza lo stesso metodo di produzione del grigio, ma rispetto a quello risulta meno inquinante, perché prevede un processo chiamato Carbon Capture che cattura la CO2 liberata.
Ma non è una formula del tutto ecologica o ad impatto di emissioni, perché comunque ci sono.
Green Hydrogen
Questa è la vera tipologia di idrogeno verde, come già detto, ad impatto zero, perché è prodotto attraverso il processo di elettrolisi che abbiamo detto e attraverso la corrente elettrica, così da dividere l’idrogeno e l’ossigeno presenti nell’acqua.
In sostanza è una trasformazione dell’energia chimica in energia elettrica, ma senza emissioni di carbonio.
Turquoise Hydrogen
Recentemente si sente parlare anche di idrogeno turchese generato dalla pirolisi che ha come base l’utilizzo del metano e per risultato un prodotto solido che non si disperde nell’aria come sostanza tossica o inquinante. Questo grazie anche al fatto che l’impianto di produzione è accoppiato con un sistema di cattura e di stoccaggio permanente della CO2 prodotta nel processo.
Verso una coscienza sempre più green
Sarebbe bello poter contare su fonti energetiche sempre più inesauribili quali l’acqua, il sole, il vento e l’idrogeno, che può venire prodotto da quelli, è sicuramente l’elemento più abbondante che possiamo citare oggi presente sulla Terra.
Un maggiore utilizzo consapevole delle fonti di energia green, come anche questo immagazzinatore, sono il primo passo verso la decarbonizzazione verso cui tende l’Europa stessa con un progetto di importante transizione ecologica che vuole, nel tempo, sostituire le fonti totalmente “green” a quelle attualmente inquinanti, così da adottare adottare un modello di crescita sostenibile a tutela di tutto il Pianeta e dei suoi abitanti.
Il ciclo dell’idrogeno verde nell’erogazione dell’energia elettrica
L’idrogeno verde può essere compresso in serbatoi e trasportato altrove. Accumulato come energia chimica sarà rilasciato come fonte elettrica. Questo processo può ad esempio avvenire nelle centrali elettriche ecologiche, dove gli impianti solari del fotovoltaico o quelli dell’energia eolica attraversano momenti di picco e rilasciano più energia di quella richiesta. Questa energia in più può essere utilizzata per produrre idrogeno verde, che a sua volta potrà essere riconvertito in energia, sopperendo invece ai momenti di calo produttivo delle centrali elettriche.
Nel giro di qualche anno questa strada permetterà una produzione su vasta scala con un costo vantaggioso, consentendoci di abbandonare man mano gli inquinantissimi combustibili fossili. Oggi c’è sicuramente un problema di costi abbastanza alti e si estrae o si utilizza poco idrogeno, rispetto alla domanda. Proprio per questo in Europa, ma anche in Italia, si stanno stanziando parecchi fondi utili in tal senso, così da trovare metodi e tecnologie quanto più perseguibili ed economiche, così da garantire la produzione, il trasporto, l’accumulo e l’utilizzo di questa fonte preziosa e pulita.
Idrogeno Verde e Soluzioni di IIoT ed Edge Computing
L’idrogeno verde è sicuramente una promessa importante per la realizzazione di una transizione ecologica e per la mobilità dei trasporti pesanti, ma potrebbe venire sostituito anche al carbone nell’industria pesante, come la siderurgia e il petrolchimico.
Bisogna comunque guardare verso il futuro e pensare anche a come ottimizzare il lavoro e la gestione delle centrali elettriche, dove si produce e immagazzina l’idrogeno verde: qui è fondamentale sviluppare una strategia con l’utilizzo di tecnologie digitali funzionali a monitorare i parametri di produzione, coordinare le reazioni chimiche, da bilanciare all’occorrenza, stimando quali parametri possano entrare in gioco, per l’abbattimento delle emissioni, il miglioramento della sicurezza e resilienza delle infrastrutture e l’efficienza operativa sul campo.
Questo lega, e sempre di più lo farà in futuro, le tecnologie dell’idrogeno verde e l’Industrial IoT (Industrial Internet of Things) e machine learning, così da ottimizzare il lavoro umano con il monitoraggio in tempo reale o predittivo degli asset, soprattutto laddove le condizioni o le zone destinate alle centrali risultano territorialmente complicate o comunque difficoltose per l’attività umana.
La trasformazione digitale gioca un ruolo fondamentale perché consentirà anche di effettuare calcoli importanti sulla produzione e utilizzo dell’idrogeno, intervenendo nella stima dei quantitativi percentuali sulle riduzione dell’anidride carbonica e di altre sostanze inquinanti, concorrendo al raggiungimento degli obiettivi non solo europei, ma chiaramente mondiali.
Tutto questo concorrerà anche a creare un archivio storico di dati, a disposizione dell’analisi e a dotarsi di un backup tale da garantire l’utilizzo e la condivisione delle informazioni anche in caso di rete assente.
Grazie ai sistemi IIoT, come gli ethernet gateway di protocollo di Moxa, sarà possibile realizzare diverse conversioni di protocolli di comunicazione in una rete EtherNet/IP.
Grazie alla serie brevettata MGate potranno venire collegati più dispositivi seriali ad una rete Ethernet e realizzare connessioni multiple per realizzare conversioni tra protocolli quali Modbus TPC ed Ethernet/IP.
Grazie ai modelli di calcolo dell’edge computing è possibile l’avvicinamento delle risorse di elaborazione all’ubicazione fisica dell’utente che elabora i dati o alla sorgente dei dati, sarà possibile fornire dati e informazioni più veloci e affidabili, distribuendo una serie di risorse comuni fra varie sedi staccate e possibilmente difficili da raggiungere diversamente.
Noi di Moxa Distry Shop siamo distributori ufficiali in Italia dei prodotti e delle soluzioni MOXA, e forniamo assistenza per creare sistemi all’avanguardia adatti alle industrie e al settore delle energie rinnovabili come quello moderno dell’idrogeno verde.
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