Non esiste un unico percorso per la decarbonizzazione, e la nota frase "transizione energetica" riconosce che il progresso si trova un passo alla volta.
Per soddisfare la crescente domanda di riduzione dell'emissione di gas serra, le aziende stanno cercando di adottare l'idrogeno sostenibile dal punto di vista climatico come fonte di energia flessibile e infinitamente rinnovabile.
L'idrogeno sta guadagnando slancio grazie all'alto grado di flessibilità della sua origine e dei suoi utilizzi. Non solo può essere derivato da fonti tradizionali a base di idrocarburi quali petrolio, gas o carbone, ma può anche essere creato utilizzando l'elettricità rinnovabile di origine eolica e solare attraverso un processo chiamato elettrolisi.
I diversi metodi di produzione dell'idrogeno e il relativo profilo di emissioni in fase di produzione sono indicati con colori. Per esempio, l'idrogeno rinnovabile o "H2 verde" deriva da fonti puramente rinnovabili senza emissioni, mentre "l'idrogeno grigio" deriva da fonti a base di carbonio le cui emissioni vengono rilasciate nell'atmosfera. L'idrogeno proveniente da sorgenti decarbonizzate o "H2 blu" proviene anche da idrocarburi (più comunemente da gas naturale pulito), ma ha il vantaggio della cattura del carbonio, che impedisce alle emissioni di raggiungere l'atmosfera.
Nonostante le recenti fluttuazioni dei prezzi, l'infrastruttura del gas naturale costituisce un acceleratore per l'economia dell'idrogeno. Con un'abbondante fornitura di risorse naturali, è possibile convertire le molecole di gas in idrogeno nel punto più vicino al punto in cui è necessario.
L'idrogeno di origine rinnovabile è il migliore dal punto di vista della sostenibilità ambientale, poiché il carbonio non entra mai nella fornitura energetica. Tuttavia l'infrastruttura necessaria per creare una vasta adozione dell'idrogeno da fonti verdi non è disponibile e non lo sarà per molto tempo. L'attesa di questa infrastruttura inibisce ulteriormente la capacità del mondo di raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione a zero netto.
D'altra parte, l'infrastruttura esistente per il gas naturale è vasta e offre un modo rapido e sicuro per generare esperienza nell'utilizzo dell'idrogeno in una vasta gamma di applicazioni.
Solo negli Stati Uniti sono presenti quasi 5 milioni di chilometri di condotte di gas naturale, e nel mondo ce ne sono altri diversi milioni. Nonostante le recenti fluttuazioni dei prezzi, l'infrastruttura del gas naturale costituisce un acceleratore per l'economia dell'idrogeno. Con un'abbondante fornitura di risorse naturali, è possibile convertire le molecole di gas in idrogeno nel punto più vicino al punto in cui è necessario. A differenza del suo "cugino" grigio, l'idrogeno blu proveniente dal gas naturale include processi di cattura e stoccaggio sotterraneo permanente del carbonio per prevenire il rilascio di CO2 nell'atmosfera.
Oggi, la maggior parte dell'idrogeno prodotto, sia negli Stati Uniti che nel mondo, si ottiene tramite il reforming del metano a vapore, un processo di produzione maturo in cui si utilizza vapore ad alta temperatura per produrre idrogeno da una fonte di metano, come il gas naturale. Senza tecnologia di cattura delle emissioni, il processo di reforming del gas naturale rilascia grandi quantità di carbonio nell'atmosfera. Per rendere l'idrogeno più sostenibile, i produttori devono risolvere il problema delle emissioni derivanti da questo processo di produzione. Si tratta di un elemento fondamentale per le industrie che adottano un piano di transizione verso l'energia pulita, sviluppando al contempo soluzioni verdi a lungo termine per il futuro.
Il processo di reforming del metano a vapore è suddiviso in tre fasi. In primo luogo, il gas naturale reagisce con vapore, pressione e un catalizzatore per produrre idrogeno, monossido di carbonio e una piccola quantità di anidride carbonica. Nella fase successiva, nota come "reazione di spostamento del gas d'acqua", il vapore e il monossido di carbonio reagiscono con un catalizzatore per produrre anidride carbonica e altro idrogeno. Nella fase finale, l'idrogeno puro viene creato attraverso "l'adsorbimento a pressione oscillante", in cui vengono eliminate l'anidride carbonica e altre impurità. Nel processo tradizionale di produzione di idrogeno grigio, l'anidride carbonica di scarto viene rilasciata nell'atmosfera. Al contrario, con l'idrogeno blu, la maggior parte delle molecole di anidride carbonica viene catturata e riportata nel sottosuolo per lo stoccaggio a lungo termine.
Con una maggiore quantità di idrogeno sul mercato, è possibile adottare un'energia più pulita in diversi modi. La miscelazione della fornitura di gas naturale con idrogeno rinnovabile riduce le emissioni complessive di gas serra.
Di fatto, queste tecnologie avvicinano a un futuro con combustibile a idrogeno più sostenibile. Le soluzioni di reforming del metano a vapore (SMR) di Emerson ottimizzano e stabilizzano le operazioni di reforming per aiutare i produttori a migliorare la produttività, ridurre la variabilità, diminuire il consumo energetico, ridurre le emissioni e ridurre al minimo i rischi per la sicurezza. Tali soluzioni includono l'installazione di misuratori a effetto Coriolis Micro Motion sull'erogazione di gas combustibile o gas naturale per controllare il rapporto vapore-carbonio. I misuratori conservano la sicurezza, la durata del catalizzatore e i costi energetici. Poiché l'idrogeno viene prodotto ad alta pressione, le valvole di controllo finali e i regolatori di Emerson contribuiscono a mantenere un processo sicuro e controllato. Per aumentare l'efficienza complessiva e identificare le perdite nel sistema, Emerson utilizza anche la tecnologia ADSO (PSA). Queste soluzioni, insieme ad altre tecnologie Emerson, tra cui Digital Twin, sistemi di controllo e monitoraggio e la piattaforma Plantweb Optics, possono aiutare le aziende a convertire in modo efficiente e sicuro il gas naturale in idrogeno blu.
Con una maggiore quantità di idrogeno sul mercato, è possibile adottare un'energia più pulita in diversi modi. Miscelazione la fornitura di gas naturale con idrogeno rinnovabile riduce le emissioni complessive di gas serra e l'adozione di idrogeno blu offre inoltre l'opportunità di sfruttare risorse energetiche e di infrastruttura preziose, comprese le riserve di combustibile fossile e le condutture di gas naturale.
Un'azienda che si sta spostando verso l'idrogeno rinnovabile è il fornitore di energia canadese Enbridge. Con l'aiuto della tecnologia Emerson, l'azienda è la prima in Nord America a utilizzare elettricità rinnovabile per produrre idrogeno privo di emissioni. Enbridge ha inoltre miscelato l'idrogeno nell'infrastruttura del gas naturale, in un programma pilota che sta fornendo energia più pulita a 3.500 abitazioni. Questo progetto scalabile è un esempio di come l'idrogeno blu possa contribuire a creare economie locali a basse emissioni di carbonio e un futuro energetico più sostenibile.
Un altro cliente di Emerson che guida l'economia dell'idrogeno è BayoTech, con sede ad Albuquerque, N.M. Rifornendo la catena di valore dell'idrogeno end-to-end, BayoTech sta innovando il modo in cui l'idrogeno viene prodotto, fornito e consumato. La generazione va dal reforming del metano a vapore del gas naturale, dei gas di discarica e del biogas agricolo a fonti rinnovabili come l'eolico e il solare.
A partire dalla fine del 2022, BayoTech collaborerà con Savock Farms in Scozia per deviare una parte del biometano prodotto dai processi di digestione anaerobica in loco per rifornire la rete di alimentazione alla produzione di idrogeno. Utilizzando la tecnologia Emerson, il progetto BayoTech può produrre 1.000 chilogrammi o più di idrogeno rinnovabile al giorno per alimentare veicoli a zero emissioni nella regione. Questo progetto replicabile e scalabile offre ai consumatori locali l'accesso all'idrogeno senza carbonio. Il progetto è inoltre in linea con i piani della Scozia di installare almeno 5 gigawatt di capacità di produzione di idrogeno rinnovabile e a basso contenuto di carbonio entro il 2030.
La ricerca creativa di soluzioni per integrare soluzioni energetiche più pulite è una vittoria per aziende, responsabili delle politiche e consumatori. Poiché il mondo cerca di raggiungere Net Zero entro il 2050, l'idrogeno può svolgere un ruolo fondamentale nell'affrontare la necessità globale di energia più pulita. La chiave è eliminare le barriere all'adozione, in modo che sia possibile "imparare facendo", e acquisire fiducia nell'idrogeno come fonte di energia sostenibile per il futuro.
