Piano Bar di Virginio Frigieri
L'era dell'Idrogeno…seconda parte
Per produrre idrogeno ci sono diversi modi. La metà dell'idrogeno prodotto oggi nel mondo viene estratto dal gas naturale con un processo di ?steam reforming?, in cui il metano reagisce con il vapore in un convertitore catalitico. Il processo libera atomi di idrogeno ed ha come sotto prodotto tanto per cambiare Anidride Carbonica. Anche il Carbone con in processo di ?gassificazione? può essere convertito in idrogeno, ma fortunatamente a costi più elevati rispetto al gas naturale. Altre tecniche produttive prevedono il ricorso ad altri idro carburi e a biomasse gassificate.
Nonostante il processo di steam reforming sia dunque ad oggi quello più conveniente economicamente, resta dunque il problema che la conversione genera anidride carbonica.
I fautori di questo processo sostengono che in futuro sarà possibile isolare e rimuovere l'anidride carbonica, immagazzinandola in siti sotterranei come giacimenti di petrolio esauriti, di metano o carbone, pur riconoscendo che questo impatterebbe negativamente sui costi di produzione già abbastanza elevati.
La praticabilità delle tecnologie di rimozione selettiva è ancora dubbia ed anche gli stessi sostenitori di queste tesi, affermano che nella migliore delle ipotesi, le prime applicazioni industriali sono previste fra una decina d'anni… molti analisti del settore sono convinti che per il prossimo futuro la fonte primaria di idrogeno sarà data dal gas naturale ed in misura minore da altri combustibili fossili. Queste ipotesi si reggono sull'azzardata ipotesi che vi sia una disponibilità sufficiente di gas naturale, in grado di soddisfare non solo la crescente domanda di idrogeno, ma anche quella proveniente dal settore della produzione di energia elettrica. Abbiamo visto tuttavia negli articoli precedenti che gli Stati Uniti si apprestano a rendere operative una nuova generazione di centrali alimentate a metano, dalle quali ci si aspetta, la copertura della quota più rilevante della domanda per i prossimi anni. Ora se il picco della produzione globale di gas come prevedono alcuni geologi, si dovesse verificare intorno al 2020, è evidente che bisognerà trovare nuovi modi per produrre idrogeno. Un documento dell' EPRI (Energy Power Research Institute) prevede che l'avviamento massiccio di nuove centrali elettriche a metano porterà nei prossimi vent'anni ad un incremento dei consumi di metano tra il 20 ed il 60%. Gordon Hester dell'EPRI sulla base di suoi studi afferma che ?affidarsi per un prolungato periodo al gas naturale per la generazione di energia elettrica a livelli così elevati potrebbe rivelarsi non sostenibile?. Inoltre è presumibile che la crescente domanda di elettricità finirà per provocare aumenti consistenti del prezzo del gas naturale. Questo incentiverà forse la transizione a combustibili meno costosi ed il consumo di gas naturale per la produzione di energia elettrica potrebbe diminuire in maniera significativa a partire dal 2025.
Se la situazione fosse questa, puntare sul gas naturale per produrre idrogeno potrebbe essere insensato.
Fortunatamente esiste un altro modo per produrre idrogeno senza ricorrere agli idrocarburi che è l'elettrolisi che permette di scindere le molecole di acqua in atomi di idrogeno e ossigeno. Abbiamo visto nel precedente articolo come il processo sia noto da oltre un secolo. Semplificando si immergono due elettrodi uno positivo ed uno negativo in acqua resa più conduttiva con l'aggiunta di un elettrolito: il passaggio di elettricità a corrente continua, provoca il richiamo degli atomi di idrogeno verso il catodo (elettrodo a carica negativa) e dell'ossigeno all' anodo (elettrodo a carica positiva). Di impianti industriali di questo tipo ne esistono in molti paesi. L'attrezzatura richiesta non è granchè … un serbatoio, un alimentatore in corrente continua, condotte per aspirare l'idrogeno e l'ossigeno dalle celle elettrolitiche e per asciugare i gas dopo la separazione dall'elettrolito…ma se è così semplice perché siamo ancora legati al petrolio?… il problema è che il costo dell'elettricità utilizzata, non lo rende competitivo con i processi di reforming del gas naturale… l'elettricità ha un costo che è fino a tre o quattro volte superiore al reforming del gas.
Frigieri stai andando in loop… da qua non se ne esce più… In realtà l'ultima considerazione va meditata perché molti potrebbero pensare che il processo elettrolitico sia in sè inefficiente ed antieconomico, mentre purtroppo è il costo della produzione dell'energia elettrica nelle centrali a renderlo così poco conveniente. La maggior parte degli elettrolizzatori industriali oggi disponibili ha una efficienza elettricità-idrogeno superiore al 75% e l'investimento richiesto in conto capitale è di molto inferiore a quello delle centrali che sarebbero necessarie per alimentarli.
Il problema è che quando ti intervistano dei dirigenti di quella società nazionale che inizia per E e finisce per L , che ti viene a dire che pensano di rispolverare le centrali a carbone…ti chiedi se verrà mai un giorno del giudizio che faccia fallire quell'azienda lì…, se non si punta con investimenti ingenti all'impiego di energia fotovoltaica, eolica, idroelettrica e geotermica da utilizzare per generare l'elettricità utilizzata nel processo elettrolitico, non ne usciremo mai: bisogna insomma che il costo di energie rinnovabili diminuisca drasticamente fino a rendere il processo competitivo rispetto a quello di steam reforming del gas naturale.
Seth Dunn del Worldwatch Institute, sottolinea il fatto che pur essendo ancora elevato il costo degli elettrolizzatori basati su cellule fotovoltaiche e gli impianti eolici, si prevede un dimezzamento dei costi nei prossimi dieci anni. Diversamente bisognerà aspettare che la produzione di gas naturale raggiunga il picco, facendo lievitare i prezzi in modo drastico così che l'utilizzo di fonti rinnovabili di energia per la produzione dell' elettricità necessaria al processo elettrolitico diventi conveniente.
Solo cent'anni fa l'idea di catturare l'energia del sole era considerata follia. Oggi le celle fotovoltaiche (PV) per convertire la luce solare in elettricità sono diffusamente utilizzate per alimentare orologi e calcolatrici, il costo benché ancora elevato dagli anni settanta è sceso del 95%.
Le navicelle spaziali sono dotate di pannelli solari o di appendici coperte di PV cje forniscono energia elettrica agli astronauti che operano nello spazio. Un pannello di un metro quadrato di PV produce far i 100 e i 200 Watt di energia. Negli anni ottanta nel deserto di Mojave fra Las Vegas e Los Angeles furono costruiti nove impianti fotovoltaici con specchi parabolici per catturare i raggi solari. Questi impianti forniscono ancora oggi 354 megawatt di elettricità ad abitazioni e fabbriche della ragione. Quanti impianti ci potrebbero stare nel Sahara? Se il sole in quaranta minuti diffonde sulla terra la stessa energia che l'intera umanità consuma in anno… il futuro allora potrebbe essere nel sole e nello sfruttamento delle aree desertiche del mondo… oltre che nel vento.
Anche le biomasse , sotto forma di rifiuti agricoli e industriali possono essere utilizzate per generare l'elettricità necessaria ad ottenere idrogeno per via elettrolitica.
Il problema è sempre quello: finchè l'umanità ha avuto ampia disponibilità di combustibili fossili a basso prezzo si è guardata bene dall'investire in forme alternative di approvvigionamento energetico, ed adesso che i nodi stanno venendo al pettine, allora si fa un gran parlare di queste cose a dimostrazione di quanto si diceva qualche articolo fa che la madre di tutte le invenzioni è quasi sempre stata la necessità. Purtroppo però se i tempi saranno quelli stimati dobbiamo rilevare come per ora siamo in grave ritardo per rimediare a questa situazione, e proprio questo ritardo potrebbe costarci moltissimo.
Oltre a risolvere il problema della riduzione dei costi della produzione di idrogeno c'è poi il secondo problema che è quello di riuscire ad immagazzinare questa energia ed anche questo ha i suoi costi.
I fautori del complesso energia rinnovabile-idrogeno, ripongono molte speranze su innovazioni che portino allo sviluppo di piccole celle a combustibile, sia statiche che portatili, e sulla crescita del mercato per questi mini-impianti da impiegare in fabbriche , uffici, esercizi commerciali, abitazioni ed automobili. Ma anche qua non c'è nulla di veramente nuovo sotto al sole, infatti la loro invenzione risale a prima di quella del motore a combustione interna, ma poi sono state tenute nel cassetto fino agli anni sessanta quando la NASA decise dalle missioni Apollo in poi di utilizzarle nei propri programmi spaziali per fornire elettricità alle navicelle.
Le celle a combustibile sono un pò come le batterie, ma con una differenza fondamentale: le batterie immagazzinano energia chimica e la convertono in elettricità, quando la prima si esaurisce la batteria è scarica; le celle a combustibile invece non immagazzinano energia chimica, ma convertono l'energia chimica di un combustibile con cui vengono alimentate, per generare elettricità; quindi non devono essere ricaricate, e continuano a generare elettricità finchè dall'esterno si continua a fornire combustibile e ossidante. Il combustibile di queste celle è appunto l'idrogeno ed il suo funzionamento è un processo inverso a quello dell'elettrolisi; inoltre le celle a combustibile sono silenziose ed efficienti fino a due volte e mezzo il motore a combustione interna.
I prodotti generati dalle celle a combustibile sono elettricità (a corrente continua) calore ed acqua distillata.
Come ogni nuova tecnologia, la produzione di celle non ha ancora raggiunto quella massa critica necessaria a sfruttare economie di scala atte a ridurre significativamente il costo unitario di produzione. E' positivo e fa ben sperare che svariate decine di aziende nuove sono nate accanto ai colossi multinazionali e stanno entrando in questo settore e puntano a sviluppare delle unità per uso domestico in grado di generare da 1 a 15 kilowatt ed unità per applicazioni commerciali che generano da 60 a 250 kilowatt.
Dopo aver visto i principali metodi di produzione e immagazzinamento c'è poi il problema della distribuzione , su cui quasi tutti gli attori del nuovo gioco dell'energia stanno prendendo in considerazione un modo radicalmente nuovo di distribuire l'elettricità, detto generazione distribuita o DG, al fine di risolvere la questione dei costi e spianare la strada ad una nuova era energetica.
Di questo nuovo modo di distribuzione dell'energia parleremo nel prossimo articolo.
