Elettricità: versione leggera e versione pesante

di Guido Bortoni / Presidente CESI

IL VETTORE ELETTRICO - COME LO CONOSCIAMO DA QUASI 150 ANNI - E IL VETTORE IDROGENO - TUTTO DA COSTRUIRE - POSSONO ESSERE DUE VERSIONI COMPLEMENTARI E SINERGICHE DI UN’UNICA ENERGIA «SINTETICA», A FORTE INTENSITÀ DI DECARBONIZZAZIONE

Mi sia qui concessa una digressione simbolica - mio copyright - che utilizzerò per poche righe, solo per lasciare a chi mi legge un’eco sulla similarità dei vettori elettricità e idrogeno. Come noto, sono due vettori sintetici (in realtà l’idrogeno potrà essere vettore solo in futuro) o manufactured, come dicono
gli inglesi, perché frutto di una trasformazione o conversione da altre fonti primarie di energia. Ciò in quanto - come energia utile - non sono presenti in natura.

Così simili tra loro, elettricità e idrogeno, da poter essere considerati - simbolicamente beninteso - come versioni differenti dello stesso fenomeno. L’elettricità ne è la versione «leggera», in quanto flusso di soli elettroni tra due punti con differenza di potenziale elettrico. L’idrogeno, invece, ne è la versione «pesante» che vede sempre un flusso di elettroni ma, in questo caso, a due a due agganciati a due protoni nel formare la molecola di idrogeno (H2).
La diversità di peso atomico tra le due versioni - pesante e leggera - sta tutta
lì: nei due protoni dell’idrogeno che valgono convenzionalmente due unità di massa atomica. Fine della digressione evocativa.

Chiaramente i metodi tecnologici di conversione tra vettori sintetici, da elettricità a idrogeno e viceversa, non passano affatto per l’immagine appena richiamata, articolandosi invece in:

• processi elettrolitici, in cui l’energia elettrica viene utilizzata per separare le molecole d’acqua (H2O) in idrogeno e ossigeno;
• steam reforming, dove il metano (CH4) viene scomposto ad alta temperatura in presenza di vapore acqueo, generando diossido di carbonio (CO2) che può essere catturato e stoccato tramite CCS (Carbon Capture and Storage);
• pirolisi, tipica dei sistemi di raffinazione, in cui il gas naturale viene separato in idrogeno e polverino solido di carbonio allo stato puro, facile da gestire e che non ha un impatto significativo sul clima.

Ci sono anche altri processi minori per la produzione di idrogeno come, ad esempio, la gassificazione delle biomasse provenienti da foreste, agricoltura o rifiuti. In tutti questi casi, sia attraverso la decomposizione sia attraverso la sintesi, si ottiene idrogeno e una serie di suoi derivati, quali gli e-fuel (combustibili/carburanti originati a partire dall’elettrolisi).

Questi possono essere semplici, come l’idrogeno stesso e l’ammoniaca, o complessi quali gli LHOC (Liquid Hydrogen Organic Carrier), cioè i veri idrocarburi sintetici. Di questi ultimi si può disporre anche in versioni fortemente decarbonizzate, qualora l’idrogeno di partenza fosse a basse emissioni di carbonio o nel caso fossero prodotti attraverso processi che utilizzano le energie rinnovabili e il carbonio riciclato dalla CO2 dell’atmosfera o proveniente da fonti biogeniche.

Il futuro dell’energia passa anche attraverso questa nuova integrazione elettricità-idrogeno (leggera-pesante) che realizza un completo accoppiamento bidirezionale tra i due vettori (da idrogeno si può tornare a elettricità via fuel cell, per le applicazioni mobili, o via ciclo combinato, con turbina a idrogeno, per quelle stazionarie).[...]

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