Situazione attuale, ricerca, sviluppi, prospettive, benefici

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1 Contributo dell Istituto per le Innovazioni Tecnologiche sullo Schema di decreto legislativo recante attuazione della direttiva 2014/94/UE sulla realizzazione di un'infrastruttura per i combustibili alternativi L Idrogeno Audizione presso la IX Commissione Trasporti, Poste e Telecomunicazioni e la X Commissione Attività produttive, commercio e turismo Camera dei Deputati Roma 18 ottobre 2016

2 Indice Situazione attuale, ricerca, sviluppi, prospettive, benefici p. 3 Idrogeno p. 4 La produzione di idrogeno p. 4 Lo stoccaggio dell idrogeno p. 5 Applicazioni alla mobilità p. 6 Rete di distribuzione di idrogeno p. 9 Attività di ricerca e sviluppo p. 10 L idrogeno: attrazione degli investimenti e fondi p. 11 L accettazione sociale delle infrastrutture di ricarica p. 12 Le sfide nazionali p. 12 Conclusioni p. 13 Allegato I L esempio degli altri Paesi europei p. 14 Allegato II Il ciclo di vita dell idrogeno p. 16 Allegato III La rete di rifornimento del H2 per autotrazione p. 18 Allegato IV I costi di una stazione di rifornimento p. 25 2

3 Situazione attuale, ricerca, sviluppi, prospettive, benefici L energia e l acqua sono gli elementi base della nostra vita. Con l energia e con l acqua si produce l idrogeno. L idrogeno è un importante vettore energetico in grado di incidere positivamente in moltissimi settori della nostra vita e rivoluzionare l intero sistema energetico. Risorsa preziosissima per lo sviluppo dell elettromobilità e dei processi di combustione a basso impatto ambientale, la sua diffusione su larga scala, come combustibile nei trasporti ad esempio, rappresenta un elemento chiave della cosiddetta economia dell idrogeno. Oggi l idrogeno viene generalmente considerato solo come possibile sostituto dei carburanti fossili ovvero quale carburante da fonti rinnovabili. Non c è ancora consapevolezza delle molteplici possibilità e prestazioni che la tecnologia dell idrogeno è in grado di offrire. Tutti gli sforzi intrapresi negli ultimi anni nel settore delle energie sono stati rivolti a ridurre il consumo energetico e ad aumentare l efficienza energetica, come avviene nel risanamento energetico degli edifici e nello sviluppo di apparecchi di uso domestico a basso consumo energetico. Eppure c è ancora un grande problema irrisolto del quale l idrogeno potrebbe essere la soluzione: l aumento degli impianti di energia da fonti rinnovabili ha infatti evidenziato come i cicli di produzione energetica non corrispondano ai cicli di consumo. Questo vale per il fotovoltaico, l eolico, il geotermico, l idroelettrico ecc., che rendono necessario un nuovo sistema di stoccaggio intermedio dell energia elettrica. Inoltre le instabilità politiche ed economiche in molti paesi petroliferi hanno suscitato delle perplessità sulla dipendenza assoluta da questi paesi. Con l idrogeno la situazione può cambiare radicalmente. Il settore della mobilità elettrica, con batterie e con celle a combustibile e idrogeno, influisce in maniera diretta sull economia come ricerca, come sviluppo di nuovi sistemi, come produzione di componenti, ecc. ma influisce anche in forma indiretta, come ad esempio, nell ambito della salute e nel settore turistico. Sono quindi almeno due sono gli aspetti predominanti per l economia dell idrogeno di cui tener conto: 1. La funzione di stoccaggio intermedio dell elettricità per avvicinare i cicli di produzione delle energie rinnovabili ai cicli del consumo, minimizzando le perdite di energia 2. La funzione di carburante per la mobilità sostenibile con autobus e macchine private, cioè mobilità elettrica con celle a combustibile senza emissioni nocive, riducendo così lo smog nelle città e combattendo il cambiamento climatico. Ricerca, innovazione, sviluppo, insieme all applicazione industriale, già matura, di questa tecnologia, possono essere i motori del cambiamento. La tecnologia dell idrogeno è definita dall Unione Europea come uno dei cinque settori innovativi, in grado di contribuire alla creazione di nuovi posti di lavoro (gli altri 4 settori sono: aeronautica, biotecnologia, elettronica, tecniche nella medicina). Questi settori godono di consistenti finanziamenti europei. È necessario che l Italia, come uno dei paesi industrializzati importanti con una forte economia, contribuisca allo sviluppo e all applicazione nel mondo reale di questa nuova, ma già matura, tecnologia. Soltanto chi sta in prima linea può anche definire la direzione dello sviluppo e goderne dei benefici diretti. Bisogna iniziare a creare una rete di stazioni di rifornimento per l idrogeno, affinché la mobilità possa svilupparsi adeguatamente. Questo, in un primo momento, avrà sicuramente bisogno di un intervento pubblico (molti finanziamenti sono disponibili a livello UE), sostenendo, di concerto con il privato, il progressivo adeguamento dei costi di produzione, macchine, strutture per giungere, in tempi brevi ad una economia dell idrogeno che non richieda più aiuti esterni. La carenza infrastrutturale a livello nazionale rischia, nel medio/lungo periodo, di isolare l Italia escludendola dallo sviluppo di una mobilità sostenibile che passi attraverso l implementazione di tecnologie innovative e pulite e precludendo una reale mobilità transfrontaliera. L Italia è difatti tra i Paesi più arretrati dal punto di vista infrastrutturale in questo settore: una scelta politica chiara, operata in una fase di iniziale espansione di questa tecnologia, consentirebbe di recuperare agevolmente il gap con in Paesi all avanguardia, soprattutto europei (Allegato I L esempio degli altri Paesi europei). IL PARLAMENTO PUÒ CONTRIBUIRE INVITANDO IL GOVERNO AD AGGIORNARE IN TEMPI BREVI IL DECRETO DEL MINISTERO DELL INTERNO N. 213, DEL 31 AGOSTO 2006, CONSENTENDO, TRA L ALTRO IL RIFORNIMENTO A 700 BAR OGGI VIETATO IN ITALIA E CHE CONTINUA A TENERE IL NOSTRO PAESE FUORI DA QUESTO SVILUPPO E PRECLUDE OGNI FINANZIAMENTO DEI PRIVATI NELLE INFRASTRUTTURE. 3

4 Idrogeno Caratteristiche dell idrogeno È il gas più piccolo, è l atomo e la molecola più piccola. Il gas più leggero con disponibilità senza limite Materia primaria nello spazio, sulla terra in forma legata in ogni sostanza organica Caratteristiche: non tossico, inodore, insapore, 14 volte più leggero dell aria, infiammabile Può essere prodotto ovunque da energie rinnovabili, non occorrono trasporti di lunga gittata Non produce emissioni nocive e inquinanti in tutto il suo ciclo di vita Materia prima e prodotto finale = acqua Senza traccia di CO2 in tutto il ciclo di vita Aumenta l indipendenza dai carburanti fossili, prodotti da paesi politicamente instabili Aumenta la sicurezza dell approvvigionamento energetico Ha la capacità di stoccaggio per l elettricità in eccesso in ogni dimensione Re-elettrificazione di idrogeno in caso di fabbisogno Se prodotto sul luogo, riduce la necessità di dover comprare energie fossili Le risorse finora impegnate per l acquisto delle energie fossili (circa il 45% del prezzo di vendita al rifornimento) potrebbero rimanere nell economia locale, se l idrogeno fosse prodotto in loco da energie rinnovabili, creando così benefici e valore aggiunto per il territorio Ha un importante impatto sullo sviluppo economico (valore aggiunto locale, new business), sociale (nuovi posti di lavoro qualificati, aria pulita). La produzione di idrogeno Energia idrogeno Produzione di idrogeno con energie rinnovabili = senza CO2 in tutto il ciclo di vita = decarbonizzazione dell energia e mobilità = forte sostegno alla lotta contro il cambiamento climatico. Può essere prodotto ovunque, da energia rinnovabile (PV, eolico ) e acqua. Attualmente due forme principali di produzione: reforming a vapore di metano (al momento la forma più economica, ma la materia prima è comunque fossile, se non biogas o syngas da biomassa) e elettrolisi (con gli stessi costi della produzione da metano). L elettrolisi è la forma di produzione da più auspicabile. La strumentazione è l elettrolizzatore: scinde le molecole di acqua (H2O) nei suoi componenti H2 (due atomi di idrogeno) e O (1 atomo di ossigeno). La corrente deve essere rinnovabile per raggiungere il massimo beneficio. Esistono due forme di elettrolizzatori: alcalina (attualmente più diffusa) e acida (chiamata PEM = proton exchange membran) la più innovativa, sta guadagnando molta diffusione, perché più compatta nelle dimensioni e sembra diventare più efficiente. Per approfondire, vedi Allegato II Il ciclo di vita dell idrogeno L uso dell idrogeno Idrogeno energia: Pile a combustibile (celle a combustibile, FC = fuel cell) La pila a combustibile (detta anche cella a combustibile ) è paragonabile ad una batteria che produce elettricità per via chimica, non attraverso la combustione, ma soltanto quando entra l idrogeno. È la forma più efficiente (il doppio rispetto al motore a scoppio). Non sono altro che convertitori elettrochimici che producono calore ed elettricità per ossidazione di un vettore energetico e riduzione di ossigeno. L energia chimica del vettore energetico (idrogeno) è dunque trasformata in energia elettrica e calore in assenza di un processo di combustione: di seguito questo processo di reazione elettrochimica non rilascia ne polveri sottili ne altri emissioni nocive (NOx, CO ecc.). 4

5 Le pile a combustibile risultano oggi molto più efficienti che in passato ed hanno una durata di diverse migliaia di ore 1. Le vetture a FC (fuel cell = pile a combustibile) sono quindi auto a trazione elettrica, senza emissioni di alcun tipo, soltanto un po di vapore acqueo, che potrebbe essere anche ricondensato. Lo stoccaggio dell idrogeno Il ricorso sempre maggiore alle energie da fonti rinnovabili (PV, eolico, idroelettrico, geotermico ), rende centrale la questione dello stoccaggio dell energia in quanto non vi è corrispondenza tra i cicli di produzione e i cicli di consumo. Aumentare la capacità delle reti elettriche non risolve il problema perché non hanno funzione di stoccaggio. Così molta energia va persa (solo il 15-20% dell energia PV raggiunge il consumatore, almeno il 50% dell eolico non viene sfruttato, così come l idroelettrico se durante la notte non è in funzione ). Lo stoccaggio dell energia elettrica prodotta in eccesso è fondamentale, se si vuole aumentare l efficienza delle rinnovabili. L idrogeno prodotto con l elettricità in eccesso è la sfida immediata, nella prospettiva di un maggiore ricorso alle energie rinnovabili. Il tema dello stoccaggio dell energia è di fondamentale importanza anche per lo sviluppo della mobilità ad idrogeno, perché permetterebbe di utilizzare, a costi più bassi, energia già prodotta e che altrimenti andrebbe perduta. Questa caratteristica non richiede ulteriori stazioni di produzione elettrica, almeno non all inizio, se si utilizza la corrente già prodotta, che andrebbe altrimenti sprecata. Esistono due tipologie di stoccaggio di idrogeno: 1. Lo stoccaggio a grandi dimensioni per aumentare l efficienza delle energie rinnovabili su larga scala 2. Lo stoccaggio intermedio di piccole dimensioni dalla produzione fino all impiego per le vetture. 1. Lo stoccaggio dell elettricità con idrogeno e la rete pubblica La capacità della rete elettrica dovrebbe rispettare quanto più possibile il passaggio intermedio tra la produzione e la distribuzione, minimizzando le oscillazioni attuali. Questo vuol dire che devono essere tolti a monte i picchi di produzione e i picchi di fabbisogno a valle, mitigando le oscillazioni estreme della rete, sfruttando la loro capacità I picchi di produzione elettrica vengono filtrati nel luogo di produzione e stoccati come idrogeno. I picchi di fabbisogno vengono coperti dalla re-elettrificazione dell idrogeno stoccato sul luogo dell utilizzo Nei tempi di bassa intensità della rete, ulteriore corrente potrà essere trasportata ai siti decentralizzati e stoccata sotto forma di idrogeno. Lo stoccaggio di idrogeno decentralizzato serve per coprire i picchi di fabbisogno locale Nuove reti elettriche, soprattutto quelle ad alta tensione e a lunghe distanze non saranno necessarie perché le reti esistenti dispongono ancora di un plus di potenziale elettrico, nei casi di utilizzo ottimale ed efficiente delle reti a bassa, media ed alta tensione La costruzione di una nuova linea ad alta tensione costerebbe molto, richiede molte risorse metalliche (acciaio, rame...), ha un basso livello di accettazione da parte dei cittadini e ha lunghi tempi di progettazioni/autorizzazioni L idrogeno prodotto può quindi essere messo a disposizione della mobilità o per applicazioni in impianti stazionari Più brevi sono le distanze di trasporto di energia, meno trasformazioni sono necessarie ed inferiori sono le perdite di trasformazione e di trasporto. Perciò sono preferiti i circuiti brevi. Al momento sono in progettazione impianti da 40 MW presso impianti eolici (Germania) fino a 350 MW (Corea del sud). Questi filtreranno i picchi al luogo della produzione (=nessuna perdita). Questa prospettiva è molto 1 Fino a non molti anni fa, gli elevati costi di investimento e l efficienza insoddisfacente delle pile a combustibile rappresentavano un ostacolo allo sviluppo ed alla penetrazione nel mercato delle vetture a idrogeno. Gli alti livelli di efficienza delle pile a combustibile raggiunta oggi, non esclude comunque per queste ultime margini di miglioramento per quanto riguarda soprattutto la durata nel tempo e le implicazioni connesse alla loro riciclabilità. 5

6 interessante per i parchi eolici p.e. in Sicilia e Puglia dove almeno il 50% della elettricità va persa o non sfruttata: l aumento delle linee elettriche non è la soluzione poiché, come già ribadito, non risolverebbe il problema non avendo capacità di stoccaggio e per gli alti costi. Mentre la produzione di idrogeno sarebbe la soluzione più auspicata. 2. Lo stoccaggio di idrogeno intermedio dalla produzione al consumo e l impiego per la mobilità La forma attualmente più usata è lo stoccaggio idrogeno in forma compressa a diverse pressioni: 200, 500, bar. I rispettivi contenitori ad alta pressione hanno risolto del tutto i problemi di dispersione dell idrogeno. Gli autobus di città necessitano di una pressione a 350 bar, mentre le autovetture, per raggiungere il massimo della efficienza e autonomia, necessitano di una pressione a 700 bar. Qui si incontra il primo grande ostacolo normativo allo sviluppo della tecnologia in Italia: Decreto del Ministro dell Interno del 31 agosto 2006, n.213, Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti di distribuzione di idrogeno per autotrazione. È necessario l adeguamento della legislazione italiana agli standard tecnici europei e mondiali (su questo tema è stato già fornito in un documento ad hoc). Esistono contenitori ad alta pressione leggeri: cuore cilindrico di alluminio rivestito fino a 5 cm di fibra di carbonio per resistere alla pressione. Esiste anche la forma dell idrogeno liquido (temperatura: -253 C), alta densità energetica, in questo caso la liquefazione consuma un terzo del contenuto energetico dell idrogeno, richiede serbatoi particolari. Adatto per camion o per lunghe distanze. Idruri metallici, stoccaggio dell idrogeno a leghe metalliche: alta densità ma pressione bassa, adatti soprattutto per applicazioni stazionarie a causa all alto peso dei metalli e dei contenitori nei quali l idrogeno viene stoccato. Questo peso limita l utilizzo di questa tecnologia nella mobilità. Autovetture per uso privato La stazione di Bolzano, che ha lanciato il programma Hyfive, funge da leader nel cluster Sud con Stuttgart (Mercedes), München (BMW), Innsbruck e la realizzazione del corridoio verde da München fino a Modena, cioè la realizzazione dell autostrada a idrogeno tra la Germania e l Italia. Esistono già stazioni di rifornimento di idrogeno a Monaco (3), Rosenheim nel 2016, Innsbruck dal 2015, Bolzano dal 2014, Rovereto sarebbe dovuta seguire nel 2017, Verona 2018, Carpi/Modena entro il Applicazioni alla mobilità È prevista la continuazione della linea nell Appennino fino a Roma e più a sud. In discussione è la connessione Est-Ovest (Ljubljana-Venezia-Verona-Milano-Torino-Grenoble-Lione) sui corridoi TEN-T (Trans-European-Network-for Transport). Così ci sarà una stazione ca. ogni 100 km lungo le autostrade. 6

7 Piano di introduzione sul mercato libero delle autovetture a idrogeno (FCEV = fuel cell electric vehicles) 2013 Hyundai SUV ix35, a Bolzano esistono 10 sotto forma di noleggio 2015 Renault Kangoo con FC in funzione con range extender 2015/16 Toyota Mirai, berlina UNICA AUTO DI SERIE 2016 Honda, berlina (2030: 2 /3 della produzione = BEV+FCEV) 2017 Mercedes con nuova classe B e nuova SUV 2017 Audi A7 h-tron, SUV 2018 Hyundai con la nuova Tucson H GM (Opel) 2019 BMW con nuova serie 5 a idrogeno, berlina 2019 Lexus (Toyota) LF-FC 2020 Volkswagen Passat e Golf Peugeot, Volvo e altri La Hyundai è stata la prima casa ad avviare la produzione in serie della versione a idrogeno di una sua vettura di listino (il SUV ix35). Inizialmente destinate unicamente al noleggio, le ix35 FC sono prodotte al ritmo di mille unità l anno e la loro produzione dovrebbe incrementare di anno in anno. A partire dal 2015, Toyota ha avviato la commercializzazione di Mirai oltre i confini del Giappone (dove è in commercio già dal 2014). Si tratta della prima berlina ad idrogeno prodotta in serie, testata in quota grazie all IIT. Inoltre, a partire dall estate 2015, la commercializzazione è stata avviata in California, negli Stati Uniti e in Danimarca, Germania e Regno Unito, in Europa. Nel 2015 la produzione di Mirai è stata di 700 unità e le prospettive sono di 2000 unità per il 2016 e di 3000 nel L obiettivo dell azienda è quello di diffondere Mirai in funzione dell evolversi della domanda e di raggiungere qualche decina di migliaia di vetture l anno entro il 2020 tra i Paesi dotati di un adeguata rete di infrastrutture di rifornimento 2. Inoltre, al salone di Tokyo del 2015 Toyota ha presentato il prototipo fuel cell del brand Lexus: LF-FC. Nella primavera 2016 dovrebbe essere disponibile un modello di vettura a idrogeno della Honda (Clarity) per la produzione in serie e la commercializzazione. A seguire, nel 2017 dovrebbe cominciare la produzione in serie di modelli a idrogeno da parte del gruppo Daimler. Per quanto riguarda invece BMW, dopo aver sviluppato il filone delle vetture a idrogeno liquido e motore a combustione interna, la casa automobilistica lancerà sul mercato la propria vettura a celle a combustibile nel Il gruppo Volkswagen/Audi avvierà la produzione in serie e la messa sul mercato di proprie vetture ad idrogeno a partire dal Tra le altre case che prevedono la commercializzazione di veicoli ad idrogeno e pile a combustibile nei prossimi anni figurano anche Kia (gruppo Hyundai) e General Motors. Anche le case automobilistiche francesi, particolarmente attente alle vetture elettriche a batteria, si stanno orientando verso lo sviluppo di veicoli ad idrogeno. Tenuto conto della situazione infrastrutturale, le stime di penetrazione del mercato per gli anni a venire dell industria automobilistica sono molto conservative. Si prevede che, al 2025, il mercato delle autovetture ad idrogeno in Europa (tutte marche) costituisca circa l 1% del totale, ovvero 200mila ((su una previsione totale di mercato di 20 milioni di autovetture). Mentre, per quanto riguarda l Italia (tutte marche) si stima che il mercato delle autovetture a idrogeno potrebbe attestarsi tra 0,1-0,2% del totale, ovvero tra 2000 e 4000 unità (su una previsione totale di mercato di due milioni di autovetture). Ci sono anche altri veicoli in sviluppo: 2 Proprio con l obiettivo di favorire la diffusione delle vetture ad idrogeno, Toyota fino al 2020 ha deciso di condividere a titolo gratuito le licenze sui proprio brevetti per le tecnologie delle pile a combustibile. 7

8 Tipo furgoni a diverse dimensioni, soprattutto pensato per la consegna di merci nei centri città (Lyon, Grenoble, Parigi, F): senza emissioni e silenziosi Sviluppo di filobus con range extender a idrogeno e FC che permette di circolare anche fuori la rete esistente (Riga, LT) Sviluppo di range extender per macchine a solo batteria per renderli più autonomi e meno sensibili alle basse temperature. Gli anni da qui al 2020 saranno decisivi per l introduzione delle macchine FCEV sul mercato libero. Ciò sarà possibile soltanto dove esisterà una rete almeno minima di stazioni a rifornimento. Le stazioni di servizio, di manutenzione, saranno sempre gestite da privati. Una notizia dell ultima ora: nel corso del Salone dell automobile di Ginevra, Pininfarina ha presentato H2 Speed, a metà strada tra il prototipo da competizione e la supercar di produzione. Si riporta questa notizia come un ulteriore elemento di conoscenza sul fermento che questa tecnologia sta creando nel mercato. Autobus ad idrogeno Gli autobus pubblici sono un applicazione concreta dell idrogeno per autotrazione e ben funzionante. Al momento servono soprattutto per il traffico urbano, hanno un percorso predefinito giornaliero di km e tornano al punto di partenza: quantità di idrogeno e punto di rifornimento risultano ben programmabili. Servono a dimostrare alla cittadinanza i benefici dell idrogeno: silenziosità, senza emissioni inquinanti, aria salubre, trazione costante senza interruzioni da cambio marce. Dimostra l interesse delle Istituzioni ad occuparsi della salute dei cittadini, senza prescrizioni né divieti. Fino al 2020 sono programmati fino a 800 autobus in circolazione in Europa. Il loro prezzo si avvicinerà a quello di un autobus a diesel o gas naturale entro il In Italia circolano 5 autobus a Bolzano, e sono stati acquistati, ma non sono del tutto circolanti 3 a Milano, 5 a San Remo, 5 a Civitavecchia-Roma. Ulteriori 12 autobus a idrogeno in fase di acquisto a Bolzano. In Europa: 8 a Londra, 5 a Oslo, 15 a Aberdeen e Antwerp, 5 Aargau (CH), 10 Hamburg, 5 Berlino, 5 Cologna (D), ecc. I costruttori di autobus a idrogeno con lunghezza da m, al momento sono: Daimler Van Hool Solaris, annunciato MAN, annunciato Bus di produzione cinese. Dimensioni più piccole, costruiti in Italia: Rampini, Italia (PG), bus a 8 m Dolomitec, Italia (TN), bus a 8 m. Autobus pubblici a idrogeno in servizio a Bolzano Anche la circolazione degli autobus, così come quella delle vetture private è, per ovvi motivi, strettamente connessa alla realizzazione delle infrastrutture. Esemplare è il caso della Regioni Liguria e dell acquisto, nel 2012, di cinque autobus ad idrogeno destinati alla rete di trasporti della città di Imperia. Gli autobus acquistati non sono mai entrati in funzione per la mancanza di un distributore di idrogeno! Gli autobus a idrogeno e celle a combustibile costavano nel 2012 circa 1,1milioni di Euro, mentre un bus tradizionale a diesel costava circa Gran parte di questa somma veniva finanziata con aiuti finanziari europei col progetto CHIC (Clean Hydrogen in European Cities), cin modo da rendere meno evidente la differenza del costo. I prezzi degli autobus ad idrogeno sono già sono scesi a circa / , e la UE prevede un cofinanziamento europeo per questi autobus di cad. Il restante surplus tra come 8

9 prezzo tradizionale diesel e bus a idrogeno si aggira su , ed è giustificabile dalla nuova tecnologia e dai benefici per la città grazie alla riduzione di emissioni nocive. Il primo bando europeo è stato aperto a febbraio, un altro bando sarà aperto nel Il piano europeo prevede ca autobus in circolazione nelle città europee entro il Più di 40 città/regioni/province hanno già dichiarato in una lettera d intenti di aderire a questo programma, indicando i numeri di autobus che intendono acquistare entro questo periodo. Ciò permetterà ai costruttori di autobus l attivazione di produzioni in serie, con la conseguenza positiva di un ulteriore riduzione dei prezzi. Già altre aziende automobilistiche hanno dichiarato di voler attivarsi, entrando sul mercato, di fianco alle aziende tradizionali come la Daimler, Van Hool etc. Tutto ciò attiverà la concorrenza con l effetto che i prezzi si ridurranno ulteriormente. L ingresso di altre aziende come la Toyota, Hyundai, Solaris, MAN etc., come produttrici di autobus è prevedibile alla luce dell apertura concreta di un mercato europeo degli autobus. Rete di distribuzione di idrogeno Per sviluppare la mobilità sostenibile a idrogeno da fonti rinnovabili locali sono indispensabili le reti di rifornimento. Due sono gli indirizzi predominanti: Creare una rete lungo strade principali a ca. 100 km di distanza, che permetta la circolazione a lunghe distanze su tutto il territorio, preferibilmente presso le uscite autostradali per garantire l accesso anche alle macchine fuori autostrada Stazioni presso centri commerciali, industriali e soprattutto anche presso i centri turistici, dove hanno grande visibilità e favoriscono la divulgazione della tecnologia. Al momento in Italia c è una sola stazione pubblica di rifornimento idrogeno a Bolzano, che già permette di viaggiare da Bolzano fino a Berlino, Londra, Copenaghen, Bruxelles e Parigi, trovando delle stazioni di rifornimento idrogeno lungo le autostrade. Verso sud non ci sono ancora delle stazioni. In Germania a fine 2016 ci saranno 50 stazioni attive, al 2023 è prevista una rete di 400 stazioni, nel 2030 di stazioni In Francia sono programmate 500 stazioni entro il 2025 Gran Bretagna: stazioni entro il 2030 La Danimarca progetta 60 stazioni entro il Le società dei carburanti fossili sono già entrate o stanno entrano in questa tecnologia con delle stazioni di rifornimento: Total, Shell, Aral, BP, OMV ecc. tutte hanno già delle stazioni operanti in Europa. La ENI ha dichiarato di voler entrare nel settore. Queste società internazionali inizialmente avversarie dello sviluppo, sono diventate partner nel settore. Una stazione di rifornimento può essere strutturata in diversi modi: completa con produzione propria dell idrogeno soltanto rifornimento, l idrogeno viene fornito da una ditta stazione per macchine private 700 bar OGGI NON PERMESSO IN ITALIA stazione per autobus o camion a 350 bar entrambi i servizi, dipende dal concetto strategico bisogna pensare anche al modello di gestione e all operatore che gestirà la stazione L Italia necessita di stazioni entro il 2020 per creare una rete minima. In seguito ci sarà la necessità di un numero intorno a 150 fino al 2015, e 500 stazioni fino al 2030.Tutto questo attiverà l economia in maniera consistente. Stazione di rifornimento Bolzano (350 e 700 bar) 9

10 In Italia, oltre all impianto di successo di Bolzano, si è assistito negli anni passati all implementazione di ulteriori progetti relativi a stazioni di rifornimento di idrogeno. Alcune stazioni sono state inaugurate e successivamente dismesse per varie ragioni, tutte riconducibili, in linea di principio, all assenza di una linea di indirizzo sull impiego di questo combustibile nonché di un impulso a livello nazionale per la realizzazione di infrastrutture ad idrogeno. È il caso della stazione di Mantova inaugurata nel 2007 espressione del progetto dimostrativo europeo Zero Regio per l uso di veicoli a fuel cell e stazioni di rifornimento multifuel ad idrogeno. A conclusione della fase di sperimentazione nel 2010, la stazione è rimasta attiva per pochi altri mesi sino alla chiusura. Anche nei pressi di Roma sorge un impianto le cui sorti sono state analoghe. Si tratta della stazione di servizio di Magliana Nord in direzione dell aeroporto di Fiumicino. Conclusa nel 2007, la stazione che avrebbe dovuto essere inclusa anche in un piano regionale per il trasporto pubblico con shuttle da Fiumicino a Roma, non è mai entrata in attività. Per approfondire il tema delle stazioni di rifornimento si veda l Allegato II La rete di rifornimento di H2 per autotrazione. Attività di ricerca e sviluppo Molte sono le possibilità per lo sviluppo di nuovi sistemi di produzione senza uso di materie prime da origine fossile. Lo sviluppo di prototipi e la loro industrializzazione sono competenze degli istituti di ricerca applicata, PMI e grandi industrie. Bisogna cercare diverse fonti rinnovabili per la produzione idrogeno: parchi eolici, parchi fotovoltaici, inceneritori rifiuti, sistemi di teleriscaldamento, idroelettricità Stazioni di rifornimento da costruire e posizionare: più strutture = costi decrescenti, possibilità di sviluppo per le ditte Attivare modelli operativi per le diverse strutture Implementazione nell economia locale Creare know-how che aumenti la competitività a livello internazionale Logistica: nuovi regolamenti e nuove disposizioni legali Nuove disposizione per la sicurezza di tutta la filiera Istruzione, didattica, formazione, informazione sono i mezzi per attivarlo. Stoccaggio Fanno parte della ricerca la possibilità di stoccaggio di idrogeno in grandi quantità e per periodi lunghi in recipienti sotterranei, in caverne di sale ecc. nuovi tipi di contenitori a pressione sviluppo nel settore nanotecnologie: carbon nanotubi, grafene, fullereni ecc che promettono di immagazzinare grandi quantità in piccoli volumi a pressioni basse ampia possibilità e prospettiva di ricerca su nuovi sistemi: basso volume, alta concentrazione, poco peso, facile da rifornire, lunga autonomia con un pieno ( km) Pile a combustibile Sviluppo di pile più compatte e simultaneamente più efficienti (attualmente fino a 70%); usando anche il calore si arriva a 90% di efficienza; sviluppi soprattutto da ditte specializzate Riduzione della quantità di catalizzatori usati (platino: 2016 = 5 grammi per pila, nel 2001 erano 85 grammi); istituti di ricerca, Università, ditte specializzate Nuovi catalizzatori economici e più efficienti a base di grafene, di carbon nanotubi in fase di ricerca ecc. soprattutto da università e istituti di ricerca Componentistica periferica da sviluppare: valvole, pressometri, fitting Sistemi di collaudo componenti e sistemi interi, elettronica di processo e di gestione ; applicazioni particolari in tutte le dimensioni (laptop, orologi, applicazioni stazionari, tenuta di tensione per ricetrasmettitori per la telefonia mobile e radio/televisione, per grandi dimensioni R&S per tutti i livelli industriali: artigianato, PMI, grandi aziende 10

11 IN ITALIA Tutte le Università tecniche del paese lavorano da anni in questo settore, bisogna aiutare la prototipizzazione delle ricerche affinché la loro industrializzazione possa avvenire. In Italia c è la ditta McPhy (ditta francese-italiana-tedesca) che produce elettrolizzatori a San Minato (tra Firenze e Pisa) Ditta Nuvera a Milano: elettrolizzatori e pile a combustibile Hydrogenics (azienda canadese con tecnica italiana) che ha alcuni impianti di grandi dimensioni in Italia. Solidpower, Mezzolombardo (TN): pile ad alta temperatura, tra i leader a livello mondiale Molte altre aziende di piccole dimensioni Aziende esistenti per gas idrogeno: Linde, Sapio, Air liquide e subfornitori. L idrogeno: attrazione degli investimenti e fondi Lo sviluppo della filiera dell idrogeno è, quindi, un occasione per attrarre investimenti nella ricerca avanzata, nella produzione, stoccaggio e distribuzione di idrogeno, nonché nelle sue applicazioni industriali, nella mobilità sostenibile e negli impieghi stazionari. Diversi sono i finanziamenti disponibili a livello europeo: ad esempio, i fondi per lo sviluppo delle reti di trasporto trans-europee (TEN-T, Trans-European Networks for Transport), il Programma Quadro europeo per la Ricerca e l Innovazione Horizon 2020, il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR). Tali finanziamenti rappresentano un opportunità di attrarre, orientare e mantenere gli investimenti a fronte di un onere finanziario molto contenuto per lo Stato: i progetti sono infatti finanziati con fondi diretti dell Unione Europea. Nei casi in cui sia prevista una compartecipazione dello Stato o degli enti territoriali, questa avviene di norma in regime di partenariato pubblico-privato: ciò consente di minimizzare gli oneri per le casse pubbliche e di coinvolgere aziende e consorzi privati, portatori di un interesse concreto e diretto a che l investimento sia produttivo ed in grado di generare ricchezza, ciò garantendo un impegno di lungo periodo. A tal fine, l inclusione dell idrogeno nel Quadro Strategico Nazionale risulta determinante: certificare l interesse dello Stato allo sviluppo di questo settore altamente innovativo è infatti il presupposto imprescindibile per mettere i potenziali investitori nella condizione di effettuare investimenti avendo la garanzia politica della loro utilità, stabilità e, quindi, profittabilità. La filiera dell idrogeno in Italia oggi è poco sviluppata, anche a causa della mancata adozione di una visione politica e strategica che ne sostenga la crescita. Tuttavia, esistono realtà di eccellenza in cui la ricerca e lo sviluppo di applicazioni industriali dell idrogeno sono all avanguardia a livello europeo, come ad esempio: H2U The Hydrogen University di Monopoli (BA), una fondazione che opera come un università dell idrogeno attiva nei campi della ricerca, della formazione e della sperimentazione. Al suo interno è stata fondata la cittadella dell idrogeno, dove ingegneri e ricercatori studiano le possibili applicazioni industriali. A settembre 2015 H2U ha presentato il primo veicolo in grado di produrre e stoccare autonomamente idrogeno mediante energia rinnovabile, attualmente in fase di sperimentazione su strada la centrale elettrica di Fusina (Venezia), la prima centrale ad idrogeno al mondo di livello industriale. Realizzata con il contributo del Ministero dell Ambiente, di Regione Veneto e Hydrogen Park, un consorzio sito nel polo industriale di Marghera, dove vengono svolte attività di sperimentazione e dimostrazione dei possibili usi applicativi dell idrogeno, incluso il settore dei trasporti. La realizzazione di simili progetti implica notevoli investimenti ed il coinvolgimento di personale altamente specializzato, dando vita a distretti dell idrogeno con capacità per ora limitate ma in cui è presente un sistema virtuoso in grado di generare sviluppo e profittabilità, mediante attività di ricerca in un settore d avanguardia. In un sistema economico che pone sempre di più gli Stati in concorrenza tra loro per attrarre gli investimenti, creare le condizioni affinché i capitali produttivi siano drenati dall Italia è un passaggio ineludibile. In 11

12 quest ottica, l inclusione nell idrogeno nel Quadro Strategico Nazionale ha costituito un elemento essenziale anche per il suo valore politico: affermare formalmente che l Italia è un Paese pronto ad accogliere un settore di avanguardia significa trasmettere un messaggio rassicurante agli investitori circa la bontà e l opportunità del loro impegno. La creazione di un ambiente operativo stabile e l adozione di una prospettiva politica chiara e lungimirante sono elementi fondamentali per risultare vincenti nella competizione tra gli Stati e non perdere l opportunità di diventare un Paese all avanguardia nello sviluppo e nell applicazione di una tecnologia altamente innovativa. PROPRIO PER QUESTO LA MANUTENZIONE NORMATIVA DEL DECRETO IDEL MINISTERO DELL INTERNO N. 213, DEL 31 AGOSTO 2006, CONSENTENDO, TRA L ALTRO IL RIFORNIMENTO A 700 BAR OGGI VIETATO IN ITALIA E CHE CONTINUA A TENERE IL NOSTRO PAESE FUORI DA QUESTO SVILUPPO E PRECLUDE OGNI FINANZIAMENTO DEI PRIVATI NELLE INFRASTRUTTURE, È URGENTE. Le specifiche tecniche necessarie sono state già inserite nell All. II della DAFI. L accettazione sociale delle infrastrutture di ricarica Si tratta di un aspetto fondamentale per l introduzione dell idrogeno quale combustibile. Secondo un recente studio condotto dalla Commissione Europea 3, l accoglimento di tali infrastrutture tra la popolazione è buono. Determinante però risulta essere la corretta informazione circa i rischi e le opportunità nell utilizzo dell idrogeno. La divulgazione dei corretti contenuti sia da parte di tecnici ed esperti, anche al fine di evitare strumentalizzazioni, sia da parte dei decisori pubblici (è dimostrato infatti come una mancanza di questi fattori determini un clima di sfiducia e scetticismo) è quindi un fattore determinante. Del resto, trattandosi dell applicazione di una tecnologia matura, l idrogeno non risulta essere più pericoloso di altri gas e la chiave di volta per la sua accettazione riguarda proprio la corretta veicolazione di questo messaggio. Non è tossico, ed è quindici volte più leggero dell aria per cui le perdite non hanno conseguenze sulla salute. Non produce emissioni di CO2 e questo è un fattore immediato che lo rende maggiormente apprezzabile rispetto ad altri combustibili. Infine, nel settore dei trasporti, gli sforzi di ricerca e sviluppo hanno permesso di progettare serbatoi in materiali compositi rinforzati, capaci di resistere ad altissime pressioni, che offrono un elevato livello di sicurezza anche in caso di incidente. Le prossime sfide quindi saranno: Le sfide nazionali Adeguamento del Decreto del Ministero dell Interno del 2006 alle norme internazionali. Molte tecniche nuove sono state sviluppate, sia al livello di nuovi materiali, nuovi componenti, apparecchi, periferie tecniche, container sicuri per stoccaggio e distribuzione, tecniche di rifornimento (rifornimento a 700 bar). Tutto ciò deve essere portato a livelli e standard internazionali. Le prescrizioni attuali non tengono conto degli sviluppi in atto, perciò non siamo competitivi (es. divieto dei 700 bar). Per approfondimenti vd. documento allegato Considerazioni sul Decreto del Ministero dell Interno 31 agosto 2006, n. 213 Superamento delle inefficienze del sistema che non aumentano la sicurezza, ma rendono complesso il sistema autorizzativo e aumentano i costi di realizzazione. È importante che le Autorità competenti facilitino nell implementazione di nuove tecnologie. Attivare il settore turistico. Le ultime statistiche dell ADAC tedesco evidenziano che i turisti dell Europa centrale e del Nord, che vanno in ferie con le loro macchine, preferiscono le destinazioni in Italia e nell arco alpino. Esigono però, che i centri turistici rispettino le regole ecologiche: raccolta differenziata, basse emissioni nocive, silenziosità Le stazioni a idrogeno e i rispettivi veicoli rispettano queste richieste Turisti dall Europa settentrionale si informano già adesso sulle infrastrutture presenti per poter accedere alle loro destinazioni turistiche con le macchine elettriche o ad idrogeno senza emissioni La Francia è già attiva in questo settore, affinché il turista con macchine a trazione elettrica, soprattutto ad idrogeno, possa programmare le sue ferie sulle coste francesi del Mar mediterraneo. 3 Per ulteriori informazioni 12

13 Conclusioni In base a quanto sopra esposto, è evidente che la nuova tecnologia dell idrogeno possa inserirsi molto positivamente nell economia del paese influendo in tanti settori: Attiva fortemente la ricerca e sviluppo Riduce la dipendenza dalle fonti fossili, con un evidente vantaggio per l economia nazionale Rende più efficienti le energie rinnovabili con la sua funzione di stoccaggio in ogni dimensionamento Non produce inquinanti di nessun tipo in tutto il suo ciclo di vita Favorisce l aria più sana (vuol dire meno malattie polmonari, respiratorie, asma ecc.) Non produce CO2, agisce contro il cambiamento climatico, permettendo di raggiugere notevoli risultati Attiva diversi ambiti di sviluppo economico artigianali, industriali, turismo, etc Grazie alla spinta per lo sviluppo di nuove tecniche, nuove applicazioni mobili, applicazioni stazionari crea anche nuovi posti di lavoro altamente qualificati Favorisce i sistemi energetici bottom-up in sostituzione dei sistemi top-down Il sistema idrogeno promette un forte sviluppo negli anni prossimi, ora ci troviamo al punto di partenza della nuova tecnologia. Nel settore della mobilità già possiamo paragonare la tecnologia a quella tradizionale con il motore a scoppio, che ha 140 anni di sviluppo alle spalle. Quanto sviluppo e quanti benefici diretti e indiretti possiamo aspettarci se ci diamo da fare? Benefici in molti settori Argomenti Benefici per.. Creare strutture per mobilità sostenibile Tecnologia, R&S Mitigare l impatto ambientale: emissioni, costruzioni, linee elettriche Ecologia Coordinare attività e elaborare criteri, autorizzazioni, regolamenti Logistica, legislazione Attivare collaborazione nella ricerca e sviluppo nazionale/internazionale Know-how, trasferimento Integrazione energie rinnovabili come sistema, diminuire dipendenza fossile Autonomia De-carbonizzare l energia e la mobilità Effetto serra Attirare nuovi insediamenti industriali, artigianali, ricerche Economia in tutti settori Creare nuovi job ad alta qualifica Effetti sociali, occupazione Aumentare valore aggiunto locale Competitività internazionale In prima linea in Europa/mondo Visibilità, lungimiranza, esporti 13

14 Allegato I L esempio degli altri Paesi europei La normativa europea degli aiuti di Stato riconosce la possibilità di concedere un sostegno pubblico per promuovere lo sviluppo delle infrastrutture necessarie alla erogazione dei combustibili alternativi. Alla luce di ciò, diversi Paesi europeo hanno definito programmi di sviluppo della mobilità ad idrogeno. Germania Dal dicembre 2002 la Clean Energy Partnership 4 che riunisce 19 partner industriali, coordinati dal Ministero Federale per i Trasporti e l Industria, si è adoperata per diffondere l uso dell idrogeno come combustibile per il trasporto. Il Piano d Azione del progetto H2 Mobility Initiative, cui aderiscono diversi operatori privati, prevede la realizzazione, su scala nazionale, di 400 stazioni di rifornimento a idrogeno entro il 2023 per un investimento di circa 350 milioni di euro. Regno Unito Con l iniziativa H2Mobility governo e industria hanno concordato l apertura di 65 stazioni di rifornimento a idrogeno nei principali centri del Paese entro il 2020 per un investimento stimato in 62 milioni di sterline (vale a dire circa 78 milioni di euro). L iniziativa prevede che la maggior parte dell idrogeno utilizzato venga prodotto da fonti rinnovabili attraverso l elettrolisi dall acqua, a garanzia del contributo ecologico che può derivare dal uso utilizzo. Londra è stata una delle prime città a dotarsi di autobus per il trasporto pubblico urbano e di un parco macchine di vetture a celle a combustibile destinate al noleggio. Per il rifornimento di mezzi privati e taxi sono state addirittura realizzate pompe per l idrogeno presso la catena di supermercati Sainsbury. Le auto a idrogeno rappresentano un enorme opportunità economica e possono rafforzare l industria automobilistica. Vogliamo fare del Regno Unito uno dei migliori posti al mondo per progettare, produrre e vendere veicoli senza emissioni, ma abbiamo bisogno di infrastrutture nel posto. Le stazioni di rifornimento idrogeno sono un passo verso un futuro più pulito affermò Mattew Hancock, allora Ministro dello Sviluppo Economico inglese 5. Francia Nonostante le scelte strategiche siano maggiormente orientate verso l elettrico a batteria, tecnologia sulla quale hanno concentrato i propri investimenti i principali gruppi automobilistici francesi, il Governo francese nella Dichiarazione comune di integrazione economica con la Germania del 31 marzo 2015 ha inserito, la costituzione di una iniziativa comune sulla mobilità ad idrogeno, finalizzata al lancio di partenariati pubblicoprivati per la diffusione delle vetture a idrogeno e delle relative infrastrutture di rifornimento 6 proprio per il rilancio della mobilità transfrontaliera. A fronte di due stazioni attualmente in esercizio nel Paese, è contemplata la dislocazione di altre stazioni di rifornimento per l idrogeno nei prossimi anni 7. Danimarca, Svezia e Norvegia Questi Paesi aderiscono alla Scandinavian Hydrogen Hyghway Partnership 8, un partenariato pubblico-privato che ha l obiettivo di rendere questa regione tra le prime in Europa nello sviluppo di un ampia rete di stazioni di rifornimento dell idrogeno. L obiettivo è il completamento entro il 2015 di 45 stazioni di rifornimento per alimentare fino a 100 autobus a idrogeno, 500 veicoli. Belgio In Belgio sono partiti a ottobre 2015 i lavori per la realizzazione della prima stazione di rifornimento per l idrogeno. La stazione sorgerà sui terreni messi a disposizione da Toyota Motor Europe e concessi gratuitamente ad Air Liquide, società specializzata nella produzione di gas, tra cui l idrogeno. L apertura al 4 Per approfondire 5 Per approfondire 6 Per approfondire p. 7 7 Per approfondire 8 Per approfondire 14

15 pubblico della storica stazione è programmata per metà La stazione ha ottenuto fondi stanziati dalla European Fuel Cells and Hydrogen-Joint Undertaking (FCH JU), partnership pubblico-privata nata per sostenere lo sviluppo delle infrastrutture dedicate all idrogeno. In tutti questi Paesi, gli investimenti nella mobilità ad idrogeno non hanno escluso investimenti di risorse sia pubbliche che private nei confronti di altre forme di mobilità alternativa. Il caso virtuoso della Danimarca La Danimarca, nel contesto dello sviluppo di questa tecnologia, risulta il Paese scandinavo più avanzato grazie all adozione di un proprio Piano nazionale per lo sviluppo di infrastrutture di rifornimento di idrogeno che ha portato oggi alla quasi completa copertura delle infrastrutture di ricarica necessaria ad assicurare un servizio di qualità sull intero territorio. Allo stato attuale in Danimarca sono operative sette stazioni di rifornimento di idrogeno e il progetto è quello di raggiungere le undici stazioni entro il 2016 (3 sono in costruzione e una sono in fase di progettazione). È bene notare che la realizzazione degli impianti di rifornimento ad idrogeno si è sviluppata contestualmente ad impianti di rifornimento di carburanti alternativi 9. Allo stato attuale si contano, ad esempio, quattro impianti di distribuzione di metano distribuiti sul territorio nazionale. La presenza di un adeguata rete di distributori di idrogeno nel Paese ha determinato un costante aumento di vetture ad idrogeno in circolazione nel Paese. 9 Per approfondire 15

16 Allegato II Il ciclo di vita dell idrogeno 1. Il ciclo di produzione dell idrogeno In via preliminare, si può considerare che, indipendentemente dalle modalità di produzione, un contributo positivo per l ambiente, anche nel caso di impiego di fonti fossili, è derivato dalla circostanza di poter concentrare un processo produttivo con emissioni controllate e trattate alla fonte, eliminando le sorgenti di emissione distribuite non essendoci, come nel caso delle celle a combustibile, problemi di emissioni connessi alla trasformazione dell idrogeno. Per quanto riguarda la produzione di idrogeno, esistono due principali metodologie: 1. Partendo dai combustibili fossili, diversi sono i metodi di produzione tra i quali figurano lo steam reforming, l ossidazione parziale e la gassificazione. Sono tecnologie mature e ampiamente utilizzate per la produzione su vasta scala dell'idrogeno come vettore energetico (seppur da ottimizzare da un punto di vista energetico, di impatto ambientale e di costi). Tra i metodi più utilizzati, figura lo steam reforming processo chimico che consente l estrazione dell idrogeno dal gas naturale, metano (o da frazioni leggere di petrolio), attraverso un processo di trasformazione con vapore (steam reforming per l appunto). Su scala industriale, questi processi avvengono normalmente a temperature di 850 C e pressioni di circa 2,5 bar e gli impianti di reforming a vapore producono circa metri cubi di idrogeno all ora. Questo processo però determina, oltre la produzione di idrogeno, la produzione di CO2, e quindi di anidride carbonica. Pur permettendo quindi la circolazioni di veicoli non inquinanti, non risolve del tutto problema dell inquinamento alla fonte. È attualmente in fase di studio un processo altamente innovativo che prevede la conversione della CO2 durante lo steam reforming in grafene nanomateriale resistente e flessibile dalla grande versatilità, soprattutto in ambito industriale. È una variante del processo assai promettente, e la sua applicazione è in una fase di studio/sperimentazione. Oltre alla possibilità di produrre idrogeno tramite l utilizzo del petrolio o di altri combustibili fossili cosa che comporta, per contro, un certo livello di emissioni di CO2, esiste il secondo metodo, essenziale tra l altro per un uso efficiente delle fonti rinnovabili di energia elettrica. 2. L elettrolisi 10 come processo di generazione dell idrogeno dall acqua e da fonti di energia rinnovabili. Con l elettrolisi non vi è necessità di utilizzare prodotti fossili, e l idrogeno può essere prodotto con energia elettrica generata da qualsiasi fonte, auspicabilmente rinnovabile (idroelettrico, solare, fotovoltaico), così da ottenere un vettore energetico completamente pulito ad impatto zero. In passato, l'elettricità consumata aveva più valore dell'idrogeno prodotto, quindi l industria era poco propensa ad utilizzare l elettrolisi dell'acqua come metodo di produzione dell'idrogeno. Oggi le cose sono cambiate: per produrre un kg di idrogeno occorrono 45 kwh di energia con il metodo classico, fino ad arrivare a soli 18,5 kwh se la reazione avviene su speciali nanotubi. 2. Il consumo di acqua, l esempio italiano Si potrebbe pensare che l elettrolisi richieda il ricorso a grandi quantità di acqua, invece non è così. Una dimostrazione pratica, arriva da Bolzano dove sorge l unico impianto di produzione, stoccaggio e distribuzione di idrogeno, considerato uno dei più grandi e innovativi a livello mondiale. I tre elettrolizzatori modulari sono in grado di produrre fino a 180 Nm³/ora a condizioni normali (Nm³= m³ a 15 C). L idrogeno compresso e stoccato sotto forma gassosa può rifornire fino a 15 autobus urbani (con tratte giornaliere di km) o fino a 700 vetture. La potenza elettrica necessaria per la produzione oraria è calcolata in 1000 kwh di corrente verde idroelettrica. Il risparmio in termini ambientali è pari a 700mila litri di benzina che corrispondono ad oltre 1 10 Il riferimento è all elettrolisi dall acqua, processo elettrolitico nel quale il passaggio di corrente elettrica causa la scomposizione dell'acqua in ossigeno ed idrogeno gassosi. 16

17 milione e 600mila kg di anidride carbonica non emessa in atmosfera. L impianto consuma a pieno regime circa 200 litri di acqua all ora meno di un irrigatore a getto comunemente utilizzato in agricoltura. Inoltre l acqua trasformata in idrogeno fuoriesce in forma di vapore purissimo tornando nel ciclo naturale (ciò contribuisce perfino alla qualità dell aria in città che viene così leggermente umidificata). 17

18 Allegato III La rete di rifornimento del H2 per autotrazione La mobilità elettrica con celle a combustibile e idrogeno non potrà svilupparsi se non ci saranno le stazioni di rifornimento. Nel 2015/2017 le macchine FCEV (fuel cell electric vehicles) hanno un autonomia di km, sono, perciò, costruite per lunghe distanze come le macchine tradizionali con i carburanti fossili. La rete di distribuzione deve crescere col tempo e col numero di macchine su strada. Bisogna implementare una rete di rifornimento, che permetta la circolazione libera su tutto il territorio nazionale. Il primo passo sarà una rete minima lungo le autostrade e strade principali con una distanza di ca km tra di loro. Altri posizioni sono vicino alle grandi città e centri commerciali, turistici ecc., formando insieme dei nuclei, dai quali si estenderanno ulteriori stazioni di collegamento tra i diversi siti. Con la crescita del numero di macchine si svilupperà una capillarizzazione delle stazioni. Saranno necessari particolari stazioni di rifornimento per autobus pubblici nei pressi delle loro garage o aree di stazionamento. Facendo ogni giorno lo stesso percorso e tornando al punto di partenza, la quantità di idrogeno da mettere a disposizione è ben calcolabile. La competenza di pianificare strategicamente le stazioni è dello Stato, delle Regioni e delle Province che devono definire il numero di stazioni da realizzare, i loro posizionamenti e il quantitativo giornaliero da erogare all inizio, ma tenendo conto dello sviluppo entro il 2020, 2025 e fino al 2030, cioè di prevedere un piano strategico per lo sviluppo nei prossimi anni. Ma l investimenti privati, che sono stati notevolissimi nei Paesi che hanno fatto questa scelta, oggi sono bloccati dalle norme tecniche obsolete, che impediscono la costruzione di impianti di rifornimento all avanguardia Stazioni di rifornimento a container Sono disponibili delle stazioni di rifornimento compatte in container a dimensioni standard. Sono omologate nella maggioranza dei paesi europei e rispettano le prescrizioni di sicurezza come le condizioni ATEX ecc. Ciò permette il posizionamento delle stesse in vicinanza di altre stazioni di rifornimento tradizionali, sfruttando così tutte le infrastrutture di una stazione di rifornimento tradizionale. Queste forme e dimensioni bastano per soddisfare ampiamente le quantità richieste nei primi anni. Con l aumento del fabbisogno dopo 2020 lo sviluppo della tecnologia presenterà sul mercato delle stazioni più potenti con ulteriore compattezza. Stazione di rifornimento H2 a container fonte: http\\ Le stazioni containerizzate faciliteranno le autorizzazioni, essendo già collaudate in altri paesi europei ed essendo stazioni da definire mobili che non richiedono preparazioni particolari del sito, richiedono solo installazioni come l elettricità e acqua, normalmente già disponibili presso i rifornimenti. Stazioni in dimensioni più grandi devono essere progettate a parte. L allestimento tecnico di ogni singola stazione è caratterizzato dal sito e dalle infrastrutture in vicinanza, dal tipo di macchine da servire (autovetture private, autobus, camion), dal numero di macchine da servire giornalmente, dallo sviluppo atteso fino al 2020/2030, dal modo di approvvigionamento dell idrogeno (autoproduzione sul luogo o fornitura) e dalla pressione di erogazione (350/500 e/o 700/1.000 bar). 18

19 Le diverse tipologie delle stazioni e la loro composizione sono caratterizzate nelle prossime due tabelle sottostanti: i livelli e la classificazione. Produzioni di idrogeno L idrogeno da erogare nel settore della mobilità deve rappresentare un sistema sostenibile, cioè preferibilmente deve derivare da fonti energetiche rinnovabili, solo con questo la de-carbonizzazione della mobilità diventerà realizzabile. Diversi passi intermedi saranno necessari, ma fino al 2050 l idrogeno usato nella mobilità dovrà essere sostenibile, vuol dire, con un minimo di emissioni tossici e un minimo di emissioni di CO2 in tutto il ciclo di vita. Il target di partenza è, che almeno il 20% della quantità di idrogeno messa a disposizione della mobilità deve essere da produzione elettrolitica con elettricità da fonti energetiche rinnovabili, aumentando la percentuale fino ad arrivare al % nel Container produzione idrogeno. Fonte: McPhy Diverse forme di produzione idrogeno sono attive, nuovi processi saranno sviluppati nei prossimi anni, ogni scelta fatta sarà definita dalle caratteristiche del luogo nel momento della progettazione. Unità di produzioni in forma di container sono sul mercato, simili ai modelli di rifornimento descritti sopra. I due container, produzione e rifornimento messi insieme, formano un sistema completo di approvvigionamento di idrogeno per la mobilità e non richiedono particolari preparazioni del sito. Sicurezza e rischio tecnico Stazione H 2: combinazione di produzione e rifornimento fonte: I diversi componenti tecnici che formano il sistema della stazione di rifornimento sono definiti da regolamenti e norme internazionali come ISO, SAE ecc. Sono da applicare nelle versioni vigenti al momento della domanda di autorizzazione e caratterizzano lo stato attuale dello sviluppo tecnologico, perciò non necessitano di essere specificato ulteriormente con prescrizioni tecniche da parte delle autorità autorizzanti, come p.e. le distanze da rispettare dalle colonnine di rifornimento idrogeno, essendo i container di per sé costruiti rispettando tutte le norme di sicurezza. La sicurezza dell impianto ha due aspetti, tutti e due devono essere sottoposti alla verifica a uno studio tecnico competente e autorizzato: 1. l aspetto tecnico, che verifica soprattutto la compatibilità dei singoli componenti con le norme internazionali vigenti e la compatibilità tra di loro formando così il sistema tecnico 2. l analisi di rischio della stazione nel sito previsto con le sue caratteristiche strategiche. Lo studio tecnico competente valuta il rischio tenendo conto soprattutto delle particolarità del sito in esame. La base di tutti questi esami e valutazioni è la norma ISO nella versione in vigore, elencata nell allegato della direttiva 94/2014 UE o quella che la susseguirà. L autorizzazione del progetto spetta alle autorità regionali o provinciali competenti. 19

20 La rete autostradale ed altri posizionamenti La rete autostradale Italiana ha una lunghezza di km. Fanno parte le seguenti tipologie: Tipo di strada km Autostrade 6.225,9 Autostrade tangenziali 378,6 Diramazioni, raccordi, bretelle 670,2 autostradali Tangenziali 340,2 Diramazioni autostradali 111,7 Raccordi autostradali 419,5 Totale 8.146,0 Se si posizionerà ogni 100 km una stazione di rifornimento H2 ci vorranno fino a 100 stazioni per creare una rete attiva fino al All inizio, però, basterebbe una distanza di ca. 200 km tra le stazioni per poter effettivamente muoversi su tutto il territorio italiano. Il posizionamento preferito è vicino alle uscite autostradali, permettendo il rifornimento delle macchine su autostrada con accesso anche delle macchine fuori autostrada. I posizionamenti preferiti per le stazioni di rifornimento idrogeno sono presso le stazioni di rifornimenti dei carburanti tradizionali, essendo queste già dotate di tecniche simili come l erogazione di metano, benzina ecc. ma anche di negozi e soprattutto con personale addestrato e formato tecnicamente per poter assistere la fase di rifornimento. Queste considerazioni includono anche le questioni dei proprietari e degli operatori delle stazioni, un punto da chiarire all inizio di ogni operazione. La quantità di idrogeno da erogare nelle singole stazione dipende dallo sviluppo nel settore della mobilità. All inizio bisogna però tener conto che ci saranno poche macchine a idrogeno, ma comunque deve essere costruita una rete di rifornimento grezza, affinché i veicoli possano circolare sul territorio. Per individuare Il numero delle stazioni di rifornimento da installare occorre tenere conto dei seguenti criteri: le stazioni di rifornimento lungo le autostrade servono principalmente per permettere alle macchine ad idrogeno di circolare per lunghe distanze, mentre stazioni collocate nei pressi di centri abitati, centri commerciali e turistici hanno il compito di servire soprattutto le macchine nelle vicinanze. Queste formeranno i nuclei, dai quali si svilupperà la tecnologia. Saranno questi punti anche i nuclei di informazione. Formano singoli spot, che però in seguito andranno a collegarsi con gli altri spot, favorendo così la crescita delle rete. Sviluppo della rete grezza di rifornimento Una proposta elaborata per la formazione della rete di rifornimento è stata elaborata dal Wuppertal Institut, adottato dalla ditta Linde, che crescerà secondo il fabbisogno definito dallo sviluppo del parco macchine. Lo schema definisce 20