El rastro del hidrógeno. Una mirada global al desarrollo del hidrógeno y sus impactos en el Estado español y Chile
Josep Nualart Corpas e Marina Gros Breto
Observatori del Deute en la Globalització, 2024 - 76 pp.
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Introduzione
Nell'attuale contesto di crisi climatica, le istituzioni stanno promuovendo la transizione energetica per ridurre le emissioni di CO2 e quindi per raggiungere gli obiettivi dell'Accordo di Parigi. Questa transizione è caratterizzata dalla sfida per la decarbonizzazione dell'economia. Ciò si traduce nell'elettrificazione dei settori produttivi attraverso l'implementazione di energie rinnovabili non convenzionali, fotovoltaiche ed eoliche su larga scala. Tuttavia, non tutti i settori possono essere elettrificati, soprattutto quelli ad alta
intensità energetica, in quanto il fotovoltaico e l'eolico non potrebbero soddisfarne facilmente la domanda.
È qui che entra in gioco l'idrogeno come elemento per la transizione energetica.
L'idrogeno è un vettore energetico utilizzato fin dall'inizio del XX secolo in alcuni settori industriali, come le raffinerie e la produzione di fertilizzanti.
La sua produzione è sempre dipesa dai combustibili fossili, cosa incompatibile con l'attuale contesto di transizione energetica. Per questo motivo si è deciso di produrlo utilizzando energie rinnovabili o processi a basse emissioni.
Va notato che l'idea è quella di mantenere i settori e gli usi che tradizionalmente ha avuto l'idrogeno, senza chiedersi se siano necessari o se siano adatti al contesto di crisi climatica in cui ci troviamo.
In realtà, l'attuale contesto di transizione energetica è promosso dai paesi del Nord globale, gli stessi che storicamente hanno sempre avuto consumi energetici più elevati e sono quindi i più dipendenti dai combustibili fossili. Nel caso dell'idrogeno la situazione è simile poiché l'Unione Europea potrebbe diventare, entro il 2030, la regione con il maggior consumo di questo vettore energetico.
L'obiettivo di questo report è fornire una panoramica dello sviluppo dell'idrogeno a livello globale, ponendo il focus sull'Unione Europea e sulla Spagna.
L'analisi si è concentrata sullo studio del mercato dell'idrogeno, sulla geopolitica implicita negli accordi tra paesi e regioni, sul finanziamento dei progetti per l'idrogeno e sui loro impatti territoriali, sia nei paesi del Nord che del Sud globale.
Il primo passo è stato quello di analizzare lo stato del mercato dell'idrogeno e le strategie nazionali e regionali per lo sviluppo di questo vettore energetico nel mondo. Sono state oggetto di studio anche le diverse proposte per un quadro normativo sull'idrogeno, identificando gli interessi delle multinazionali che si celano dietro il suo sviluppo.
In ambito energetico la geopolitica è strettamente legata agli accordi stipulati tra i diversi paesi. La terza sezione riguarda la strategia messa in atto dall'Unione Europea per l'approvvigionamento di idrogeno, sia attraverso la produzione interna sia attraverso l'importazione da paesi terzi. Nel caso delle importazioni l'obiettivo è stabilire nuove relazioni o consolidare quelle esistenti con i paesi del Sud globale, riproducendo le stesse pratiche neocoloniali messe in atto anche con i combustibili fossili.
Il finanziamento pubblico è uno degli elementi chiave per i progetti energetici, perché ne facilita la costruzione e riduce i rischi per le imprese private che li promuovono. Diverse istituzioni pubbliche hanno creato meccanismi di finanziamento per sostenere i progetti sull'idrogeno. Questo rapporto ha studiato i meccanismi creati dall'Unione Europea e ha identificato i progetti che ne beneficeranno, le imprese che li promuovono e la quantità di denaro che riceveranno.
Per ultimo, ma non meno importante, sono stati analizzati, da una prospettiva ecofemminista, gli impatti negativi che i progetti per l'idrogeno verde possono generare sul territorio. I progetti attualmente esistenti sono su piccola scala o in fase pilota, quindi è difficile determinare la portata degli impatti legati a progetti su larga scala. Sono stati analizzati gli impatti sociali e di genere, quelli legati al consumo di acqua, all'energia rinnovabile e agli impatti materiali e climatici. Questo è il risultato del lavoro sul campo svolto da ODG nel nord del Cile, nel novembre 2022, e da Ecologistas en Acción in Spagna nel dicembre 2023.
1 Che cos'è l'idrogeno?
L'idrogeno è un vettore energetico, non una risorsa. Ciò significa che è necessaria una fonte di energia primaria per generarlo. Permette di immagazzinare energia come se fosse una batteria.
A seconda della fonte di energia primaria utilizzata e del modo in cui 
viene prodotto, gli viene attribuito un colore, il cosiddetto arcobaleno dell'idrogeno (vedi figura 1). Attualmente, oltre il 99% dell'idrogeno utilizzato proviene da fonti fossili (come derivato da petrolio, gas o carbone), mentre meno dell'1% proviene da fonti rinnovabili.
Nei prossimi anni si prevede che l'idrogeno blu e quello verde saranno i più utilizzati. L'idrogeno blu si ottiene attraverso un processo di reforming del gas fossile, proprio come l'idrogeno grigio. La differenza è che l'idrogeno blu utilizza la tecnologia "Cattura, Stoccaggio e Utilizzo del Carbonio" (in inglese Carbon Capture, Storage and Utilisation - CCUS) per catturare la CO2 prodotta.
L'idrogeno verde è generato attraverso l'elettrolisi, un processo che prevede la separazione dell’idrogeno dall’ossigeno delle molecole d’acqua utilizzando una corrente elettrica.
Sono state create anche delle categorie per accogliere i diversi tipi di idrogeno.
Le più utilizzate sono idrogeno a basse emissioni e idrogeno rinnovabile. L'idrogeno a basse emissioni - quello utilizzato come riferimento dall'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) - è composto da idrogeno verde e blu. L'idrogeno rinnovabile è composto da idrogeno verde e idrogeno ottenuto dal reforming di biogas prodotto da biomasse.
L'Unione Europea ha utilizzato entrambe le categorie nei suoi atti delegati1. Tuttavia, esiste anche un altro idrogeno, il cui colore non dipende dall'energia con cui viene generato. Si tratta dell'idrogeno dorato, bianco o naturale, che deriva da processi geologici e si trova nel sottosuolo. Si ottiene attraverso l'estrazione, come il gas fossile. Questo cambia la concezione fin qui avuta dell'idrogeno, in quanto non si tratta di un vettore energetico ma una risorsa.
Figura 1
2 Il mercato dell'idrogeno
2.1 Usi e trasporto dell'idrogeno
Lo sviluppo del mercato dell'idrogeno presenta analogie con quello del gas fossile. In tal senso risponde a una configurazione più regionale che globale, dimostrata dal fatto che il primo indice di riferimento2 creato per l'idrogeno è a livello europeo (Hydrix)3 , e non a livello globale. Ciò potrebbe favorire la creazione di un mercato unico dell'idrogeno in Europa, tenendo conto del gran numero di progetti di produzione e trasporto proposti nel continente. Anche la Spagna sta progettando la creazione di un proprio indice di riferimento4.
L'idrogeno viene utilizzato nella produzione di fertilizzanti, prodotti chimici, acciaio e per la raffinazione del petrolio. Si tratta di settori in cui questo vettore energetico è stato tradizionalmente applicato come materia prima o come elemento indispensabile nel processo di produzione. Attualmente il 99% dell'idrogeno è prodotto da combustibili fossili - principalmente idrogeno grigio -, ma causa della necessità di ridurre le emissioni di gas a effetto serra ci si sta muovendo per sostituirlo con l'idrogeno verde.
Inoltre sono emersi nuovi settori e processi in cui l'idrogeno potrebbe essere utilizzato al posto dei combustibili fossili. Si tratta dei trasporti, della siderurgia, dell'accumulo e generazione di energia elettrica, e anche della produzione di combustibili derivati dall'idrogeno, come l'ammoniaca o gli idrocarburi sintetici. In questo caso, la stessa AIE specifica, nella sua Global Hydrogen Review 2023, 5 che queste applicazioni avranno un ruolo molto limitato. Va notato che questa informativa proviene dalla Clean Energy Ministerial6 , una piattaforma per la promozione di un'economia basata sull'energia pulita. Ne fanno parte 50 paesi dei diversi continenti, soprattutto del Nord globale. Una delle sue linee di lavoro è l'idrogeno7.
Esistono due modi per trasportare l'idrogeno: attraverso un idrogenodotto8 o via nave. Per il trasportarlo via idrogenodotto, l'idrogeno può essere allo stato gassoso, mentre per il trasporto via nave esistono diverse opzioni.
Tutte hanno i loro pro e contro, ma alcune tecnologie sono più sviluppate di altre, il che rende più sicuro lo sviluppo del mercato dell'idrogeno.
Un'opzione è quella di trasportare l'idrogeno allo stato liquido, per ridurne il volume e quindi poterne trasportare una quantità maggiore. Tuttavia, per mantenerlo allo stato liquido sono necessarie temperature molto basse (-253 ºC), quindi questo trasporto comporta un elevato costo energetico.
Le altre opzioni sono i composti chimici o organici che utilizzano l'idrogeno come materia prima, come il metanolo e i Liquid Organic Hidrogen Carriers (LOHC), gli idrocarburi sintetici e l'ammoniaca. Il trasporto attraverso questi prodotti/vettori può favorire i settori che alla fine consumeranno l'idrogeno, in quanto si tratta di materie prime ed elementi utilizzati nei processi di produzione di fertilizzanti, raffinazione, produzione di acciaio e metallurgia.
Nel caso dei LOHC e dell'ammoniaca, la tecnologia per il trasporto via nave esiste da decenni, poiché i mercati dei settori in cui vengono utilizzati si sono sviluppati prima. Per questo motivo molti dei progetti di esportazione di idrogeno proposti per il 2030 e il 2040 prevedono il trasporto di idrogeno tramite ammoniaca, LOHC e idrocarburi sintetici (vedi Figura 2).
Figura 2
Uno dei segnali secondo cui il mercato dell'idrogeno è in una fase di sviluppo iniziale è che i progetti di produzione e trasporto esistenti in diverse parti del pianeta sono su piccola scala o in fase pilota. La maggior parte dei progetti per la produzione di idrogeno a basse emissioni9 annunciati per il 2030 sono in fase di studio di fattibilità (48%) o nelle prime fasi di sviluppo (46%). Solo il 6% dei progetti è operativo o ha accordi di investimento per la costruzione e la messa in opera.
2.2 Strategie nazionali e regionali per lo sviluppo dell'idrogeno nel mondo
Alla fine del 2023 sono 41 i paesi che hanno approvato piani strategici per lo sviluppo dell'idrogeno10.
Europa, Australia, Nuova Zelanda, America Latina, India, Stati Uniti e Cina sono le regioni e i paesi con la più alta proiezione di idrogeno a basse emissioni. Vale la pena notare che il tipo di idrogeno promosso da ogni regione o paese è diverso. Mentre l'Australia, la Nuova Zelanda, l'America Latina e l'India sono impegnate nell'idrogeno verde, l'Europa e soprattutto gli Stati Uniti scommettono sull'idrogeno blu (vedi Figura 3). Tenendo conto dei piani dei diversi paesi, l'Europa sarebbe la regione del mondo con la maggiore capacità di produzione di idrogeno verde entro il 2030. Questo potrebbe cambiare la tendenza degli ultimi anni, visto che la Cina - che in tre anni è passata dal 10% al 50% in potenza di elettrolizzatori - è attualmente il maggior produttore mondiale di idrogeno verde11.
Resta da vedere se stiamo assistendo a una nuova corsa all'egemonia energetica, in questo caso per l'idrogeno, tra le principali potenze economiche. La distribuzione degli elettrolizzatori nel continente europeo non sarà uniforme, visto che il 55% degli elettrolizzatori sarà installato in Spagna, Danimarca, Germania e Paesi Bassi.
La dinamica è simili in altre regioni del mondo. Nel caso dell'America Latina, sarà il Cile il paese con la maggiore capacità di elettrolizzatori, pari al 45% del totale.
Figura 3
2.3 Quadro normativo sull'idrogeno
La tecnologia dell'idrogeno è nota fin dall'inizio del XX secolo, ma è stata promossa su larga scala solo negli ultimi anni. Ciò significa che è ancora in una fase iniziale di sviluppo12. Inoltre, gli interessi dei diversi attori coinvolti, come i governi e le imprese private del settore energetico e dei combustibili fossili, hanno complicato l'unificazione di concetti e categorie.
L'uso di
concetti come “idrogeno a basse emissioni” o “idrogeno rinnovabile” nelle proiezioni di diverse istituzioni può generare confusione sul come si svilupperà il mercato di questo vettore energetico, dato che non hanno le stesse implicazioni.
Per questo motivo, la European Clean Hydrogen Alliance13, una collaborazione pubblico-privata formata da Commissione Europea e imprese energetiche e dei combustibili fossili che promuovono l'idrogeno, ha individuato le seguenti premesse per lo sviluppo di un mercato globale dell'idrogeno14:
- creazione di certificazioni e standardizzazione dei concetti;
- stabilire garanzie di origine;
- sviluppare regole per la misurazione delle emissioni di CO2 prodotte lungo la catena di approvvigionamento.
Inoltre, nel caso di quadri normativi che devono essere sviluppati dalle istituzioni, si richiede:
1. che siano chiari, stabili e di supporto allo sviluppo del mercato dell'idrogeno;
2. che stabiliscono standard di sicurezza, qualità e regolamentazione ambientale (analisi delle fughe nel ciclo di vita per diversi periodi di tempo);
3. che i quadri normativi dell'Unione Europea e degli Stati membri siano attuati e armonizzati.
Attualmente non esistono standard né certificati omologati per determinare come debba essere prodotto qualsiasi tipo di idrogeno. Questa mancanza di standard è ancora più grave per quelli che, in linea di principio, producono un impatto minore, come l'idrogeno a basse emissioni o rinnovabile. La metodologia sviluppata dell'International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy (Partnership internazionale per l'idrogeno e le celle a combustibile nell'economia) dovrebbe servire come base per il documento tecnico che l'International Organization for Standardization (ISO) prevede di pubblicare entro la fine del 2024.
Esiste anche una proposta della Green Hydrogen Organisation per standardizzare la produzione di idrogeno verde15. Si tratta della principale lobby per la promozione dell'idrogeno verde a livello globale e critica gli altri colori che questo vettore energetico può avere. La sua missione è accelerare lo sviluppo dell'idrogeno verde per decarbonizzare i settori che già utilizzano questo vettore energetico, senza chiedersi se siano necessari o se debbano ridurne il consumo.
Il suo comitato consultivo comprende presidenti e direttori di imprese e associazioni del settore dell'energia e dell'idrogeno, del settore finanziario, dirigenti del settore siderurgico, dei trasporti, sindacati e istituzioni internazionali come le Nazioni Unite. Nel caso delle istituzioni governative, sono stati creati diversi quadri normativi e certificazioni. La Commissione Europea ha pubblicato due atti delegati nel febbraio 2023 per unificare i criteri di produzione dell'idrogeno rinnovabile, già approvati dal Parlamento e dal Consiglio Europeo.
Queste normative, soggette a una fase transitoria fino al 2028, si basano su tre pilastri:
-
Principio di addizionalità: l'elettricità rinnovabile deve essere generata in un impianto nuovo o di recente costruzione;
-
Corrispondenza oraria: l'elettricità rinnovabile deve essere corrispondente all'idrogeno prodotto da un elettrolizzatore su base oraria;
-
Corrispondenza geografica: l'impianto rinnovabile e l'elettrolizzatore devono trovarsi nello stesso luogo.
2.4 Interessi delle multinazionali dietro lo sviluppo dell'idrogeno
L'idrogeno non è promosso solo dai governi ma anche dal settore privato, in particolare dalle grandi imprese del settore energetico e dei combustibili fossili. Esistono diversi progetti di produzione e trasporto in tutto il mondo. Uno dei più ambiziosi è la European Hydrogen Backbone, la Dorsale Europea dell'Idrogeno16, un'iniziativa di 32 operatori europei del trasporto di gas
fossile che mira a tessere una rete di 53.000 chilometri di idrogenodotti in tutto il continente entro il 2040. Propongono che la maggior parte (60%) sia costituita da gasdotti esistenti adattati al trasporto dell'idrogeno, mentre il resto sarà costituito da idrogenodotti di nuova costruzione. È previsto un investimento compreso tra 80.000 e 143.000 milioni di euro.
Nel caso della Spagna, Enagás, operatore della rete di trasporto del gas fossile, a gennaio del 2023 ha presentato la Rete Dorsale dell'Idrogeno per collegare i punti di produzione e consumo di idrogeno verde nel paese. Si prevede, entro il 2030, che la Rete Dorsale raggiunga un totale di 2.750 chilometri, composti da due assi verticali, uno a est e l'altro a ovest della Spagna, e da un altro asse orizzontale che collegherà Portogallo e Francia17. Quest'ultimo asse fa parte del H2Med18 , uno dei corridoi per l'idrogeno definiti come prioritari nell'ambito del REPowerEU con l'obiettivo di fornire energia all'Europa settentrionale e centrale e quindi di far fronte alla riduzione delle forniture di gas russo in seguito all'invasione dell'Ucraina. Da notare che è anche incluso nel progetto European Hydrogen Backbone.
Per la produzione di idrogeno verde, Repsol e altre sei imprese sono alla guida della rete SHYNE (Spanish Hydrogen Network)19. Il suo obiettivo è quello di installare 2 GW di capacità in elettrolizzatori per generare idrogeno entro il 2030 e utilizzarlo in vari settori, come il trasporto stradale e ferroviario, l'industria metallurgica ed elettronica. Il consorzio è composto da 22 aziende e 11 associazioni, poli tecnologici e università. Anche Endesa è impegnata sul fronte dell'idrogeno verde e ha presentato 23 progetti volti a sostituire l'idrogeno grigio come materia prima in alcuni processi industriali20.
(1. Continua)
* Traduzione di Marina Zenobi per Ecor.Network
Note:
1) Parlamento Europeo - EU rules for renewable hydrogen:
https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2023/747085/EPRS_BRI(2023)747085_EN.pdf
2) Un indice di riferimento nel mercato energetico viene utilizzato per determinare il prezzo di una risorsa o di un prodotto per l'acquisto e la vendita. L'aggiornamento dei prezzi può essere effettuato in diversi periodi di tempo: istantaneo, orario o giornaliero.
3) El Economista - “La mayor bolsa de energía europea lanza Hydrix, el primer índice mundial de hidrógeno verde”
(24/05/2023): https://www.eleconomista.es/energia/noticias/12290515/05/23/la-mayor-bolsa-de-energia-europea-lanza-hydrix-el-primer-indice-mundial-de-hidrogeno-verde.html
4) El Economista - “España contará con su propio índice de precios para el hidrógeno” (31/01/2024):
www.eleconomista.es/energia/noticias/12650974/01/24/espana-contara-con-su-propio-indice-de-precios-para-el-hidrogeno.html
5) Agencia Internacional de la Energía – Global Hydrogen Review 2023:
https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023#overview
6) Clean Energy Ministerial:
https://www.cleanenergyministerial.org/initiatives-campaigns/hydrogen-initiative/?cn-reloaded=1
7) Clean Energy Ministerial – CEM member participation:
https://www.cleanenergyministerial.org/content/uploads/2023/04/2023-march-matrix-.pdf
8) Un idrodotto è una condotta che consente il trasporto dell'idrogeno allo stato gassoso. Attualmente esistono idrodotti che vengono utilizzati per trasportare l'idrogeno dai punti di produzione ai punti di consumo, per lo più aree o complessi industriali. La distanza che coprono è solitamente di poche centinaia di chilometri.
9) Nelle norme derivate dagli atti delegati corrispondenti all'idrogeno, il blu e il verde sono definiti idrogeni a basse emissioni. Vedere la descrizione nella sezione “¿Qué es el hidrógeno?”
https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2023/747085/EPRS_BRI(2023)747085_EN.pdf
10) Agencia Internacional de la Energía – Policies database:
https://www.iea.org/policies?qs=hydro&technology%5B0%5D=Hydrogen
11) Agencia Internacional de la Energía – Global Hydrogen Review 2023:
https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023#overview
12 Agencia Internacional de la Energía – Hydrogen:
https://www.iea.org/energy-system/low-emission-fuels/hydrogen
13) European Clean Hydrogen Alliance: https://single-market-economy.ec.europa.eu/industry/strategy/industrial-alliances/european-clean-hydrogen-alliance_en
14) European Clean Hydrogen Alliance – Learnbook: Hydrogen imports to the EU market:
https://www.entsog.eu/sites/default/files/2023-12/European%20Clean%20Hydrogen%20Alliance%20TD%20
RT_Learnbook%20Hydrogen%20Imports%20to%20EU%20market_20231219.pdf
15) Green Hydrogen Organisation – Green Hydrogen Standard: https://www.greenhydrogenstandard.org/
16) European Hydrogen Backbone: https://ehb.eu/
17) Hidrógeno verde - “H2Med y la Red Troncal Española del Hidrógeno se presentarán al Consejo y Parlamento
Europeos para su aprobación a principios de 2024” (28/11/2023):
https://hidrogeno-verde.es/h2med-y-red-troncal-espanola-hidrogeno-pci/
18) H2Med project: https://h2medproject.com/the-h2med-project/
19) REPSOL - “Nace SHYNE, el mayor consorcio en España para impulsar el hidrógeno renovable” (19/01/2022):
https://www.repsol.com/es/sala-prensa/notas-prensa/2022/nace-shyne--el-mayor-consorcio-en-espana-para-impulsar-el-hidrog/index.cshtml
20) Endesa – El hidrógeno renovable, la revolución del verde:
https://www.endesa.com/es/proyectos/todos-los-proyectos/transicion-energetica/hidrogeno-verde