L'idrogeno aumenta nella transizione energetica, ma potrebbe essere ipervenduto

Quello che sapevamo prima.

I seguenti aspetti dell'idrogeno sono stati esplorati in precedenza.

Rystad Energy ha previsto due anni fa che l'idrogeno liquido troverà posto al tavolo del 2050, ma rappresenterà solo il 7% dell'energia pulita totale necessaria. Questo 7% è una nicchia di carburante pulito per l'aviazione, le navi oceaniche e le industrie del cemento e dell'acciaio difficili da abbattere.

L'idrogeno liquido ha due grandi vantaggi: uno, l'energia è contenuta in una forma densa. Due, brucia nell'aria e nell'acqua senza emissioni di carbonio.

L'idrogeno è adatto per la produzione da parte delle grandi compagnie petrolifere e del gas perché sanno già come produrre e distribuire un altro gas, il gas naturale, e hanno tasche profonde.

Quello che sappiamo ora.

DNV nella loro relazione annuale¹ alla fine del 2022 ha stimato che l'idrogeno liquido soddisferà solo il 5% (non il 7%) del fabbisogno di energia pulita entro il 2050.

Come ha scritto Bloomberg Green, ci sono ragioni per cui l'idrogeno non è ancora diventato mainstream, come hanno fatto l'eolico e il solare. Uno è il costo: la produzione verde mediante elettrolisi dell'acqua è costosa e l'elettrolisi è una tecnologia inefficiente.

Due, l'idrogeno blu non è amico del clima. Mentre è più economico dell'idrogeno verde, l'idrogeno blu richiede energia per produrre e scomporre il metano in idrogeno più CO2, e la CO2 deve essere smaltita, solitamente mediante CCS (cattura e stoccaggio del carbonio). Entrambe le estremità della catena di produzione dell'idrogeno ostacolano il "pulito" in questa alternativa all'idrogeno.

Tre, la maggior parte delle macchine e delle industrie non sono adatte all'uso dell'idrogeno. È un costo aggiuntivo attrezzare un'auto convenzionale per bruciare idrogeno invece di benzina, o adattare le macchine in un'officina industriale per bruciare idrogeno invece di gas naturale.

L'idrogeno è una scelta naturale per le compagnie petrolifere e del gas a causa della loro vasta esperienza nel gas naturale, ma anche perché hanno realizzato enormi profitti nel 2022 e possono permettersi di correre rischi in nuove iniziative.

Previsioni fosche sui costi dell'idrogeno.

Un recente articolo fornisce estratti dall'Energy Transition Outlook di DNV¹ 2023. I punti principali sono:

· Raggiungere il 5% della domanda globale di energia pulita entro il 2050 costerà oltre 7 trilioni di dollari per la produzione, compresi i nuovi terminali di ammoniaca e le condutture.

· La maggior parte dell'idrogeno verrà utilizzata nella produzione.

· L'idrogeno e l'ammoniaca insieme costituiranno circa la metà dei carburanti marittimi globali, una delle categorie difficili da abbattere.

· Oltre il 50% dei gasdotti globali dell'idrogeno sarà riutilizzato dai gasdotti del gas naturale.

· L'America Latina, il Medio Oriente e il Nord Africa diventeranno esportatori di idrogeno o ammoniaca poiché dispongono di vasti territori disponibili per energie rinnovabili come l'eolico e il solare per produrre idrogeno mediante elettrolisi.

· In Europa, grandi paesi come Germania, Francia e Spagna avranno obiettivi per il 2030 di 4-6.5 Gw di produzione domestica di idrogeno.

· Il Regno Unito con la sua vasta rete di gasdotti sarà in grado di passare dal gas naturale all'idrogeno.

· I piani dell'UE includono 6 Gw di capacità di elettrolisi entro il 2024, fino a 40 Gw entro il 2030.

L'idrogeno è ipervenduto?

Quindi l'idrogeno è ipervenduto? Anche se il combustibile a idrogeno crea più entusiasmo del solare o dell'eolico, il 7% dell'energia pulita totale prevista per l'idrogeno nel 2050 è una percentuale piuttosto piccola del totale. Aggiungendo a ciò i costi eccessivi previsti per portare l'idrogeno online, si è tentati di ammettere che l'idrogeno è stato ipervenduto come combustibile pulito proiettile d'argento per il 2050.

Diamo un'occhiata alle attività dell'idrogeno in alcuni paesi, alcuni dei quali sono coinvolti nell'industria petrolifera e del gas.

Piani per l'idrogeno nell'Unione Europea (UE) contro gli Stati Uniti

La produzione globale totale di idrogeno è ora di circa 90 milioni di tonnellate all'anno. L'IEA (International Energy Agency) prevede che questo dovrà aumentare a 180 milioni di tonnellate all'anno entro il 2030 per raggiungere emissioni nette di carbonio pari a zero entro il 2050.

Quasi tutti i circa 10 milioni di tonnellate all'anno di idrogeno prodotti ora negli Stati Uniti sono utilizzati dall'industria per la raffinazione del petrolio, il trattamento dei metalli, la produzione di fertilizzanti e la lavorazione degli alimenti.

Ma la maggior parte della produzione odierna, il 99%, è idrogeno blu che non è privo di carbonio, come descritto in precedenza. L'idrogeno verde è prodotto dall'elettrolisi dell'acqua ed è in gran parte privo di carbonio, se alimentato da elettricità rinnovabile.

L'UE si è rapidamente adattata all'elettrolisi per l'idrogeno verde, in gran parte privo di carbonio. Ma l'UE è stata lenta nel rispondere ai massicci investimenti nell'idrogeno previsti dall'Inflation Reduction Act (IRA) degli Stati Uniti, che stanzia ben 369 miliardi di dollari per programmi di energia verde.

A livello globale, si legge nell'articolo, solo l'1% dei progetti di idrogeno pianificati, pari a 1 Tw (Terrawatt), ha iniziato la costruzione. Circa un quarto di questi, 269 Gw (Gigawatt) saranno online entro il 2030. La crescita sembrerà una rivoluzione, dal momento che la produzione odierna di idrogeno è di soli 0.45 Gw.

Prevede inoltre che il costo dell'idrogeno verde scenderà dagli attuali 6-8 euro/kg a meno di 3 euro/kg entro il 2050.

Hub dell'idrogeno negli Stati Uniti

Oltre ai consueti vantaggi della concentrazione delle infrastrutture, il concetto degli hub dell'idrogeno è quello di compensare i pericoli ei costi sostenuti nel trasporto dell'idrogeno, che è altamente combustibile, su grandi distanze.

Il Congresso degli Stati Uniti ha stanziato 8 miliardi di dollari dall'Infrastructure Act del 2021 per il DOE (Department of Energy) per sostenere almeno quattro progetti dimostrativi che coinvolgono produttori di idrogeno, utenti finali e l'infrastruttura che li collega. Il DOE ha già finanziato 400 strabilianti progetti sull'idrogeno da parte di università, laboratori nazionali e industria e i nuovi hub si appoggeranno a queste informazioni.

Le domande di finanziamento completo dovevano essere presentate nell'aprile 2023. Quattro alleanze private, così come molti governi statali alleati con l'industria e alcuni alleati con altri stati, hanno presentato domanda. Il finanziamento iniziale del DOE non deve superare $ 1.25 miliardi per hub, che è un'enorme quantità di denaro. Prevedono di selezionare 6-10 hub regionali con un finanziamento combinato di 6-7 miliardi di dollari.

Un hub è chiamato il Hub HyVelocity centrato lungo la costa del Golfo degli Stati Uniti e organizzato da Chevron
CVX
e diversi partner di società private tra cui ExxonMobil
XOM
e Mitsubishi. Farebbero leva su una rete di 48 centri di produzione di idrogeno (i più grandi al mondo) più 1,000 miglia di condotte dedicate all'idrogeno lungo le coste della Louisiana e del Texas.

Uno degli obiettivi è risolvere la sfida del DOE, chiamata Hydrogen Shot, di produrre 1 kg di idrogeno emettendo meno di 2 kg di anidride carbonica. Un altro obiettivo è ridurre il costo dell'idrogeno dell'80%, a 1 dollaro/kg entro 10 anni.

Programmi come quelli di cui sopra hanno catturato l'attenzione dell'industria negli Stati Uniti I crediti d'imposta offerti dall'IRA potrebbero generare 100 miliardi di dollari nella produzione di idrogeno pulito, oltre agli 8 miliardi di dollari stanziati dal Congresso dall'Infrastructure Act.

Altri hub di idrogeno che devono essere tenuti d'occhio sono stati riassunti molto brevemente da Reuters Events². Il loro elenco include:

Il Trans Permian e Horizons Clean Hydrogen Hub: ha un forte legame con il petrolio e il gas del Texas occidentale.

HyBuild Los Angeles

Il progetto HyGrid

L'Hub dell'idrogeno HALO: Gli stati dell'Arkansas, della Louisiana e dell'Oklahoma hanno una lunga storia di produzione e trasporto di petrolio e gas liquidi.

L'hub avanzato per lo stoccaggio di energia pulita

Il Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

L'hub dell'idrogeno sud-orientale

La maggior parte di questi progetti coinvolge servizi energetici o progetti senza scopo di lucro sponsorizzati dalla città o dallo stato e molti hanno integrato il sostegno universitario.

L'invito a presentare progetti del DOE ha ricevuto 79 candidature², ma solo 33 di questi sono stati invitati a presentare candidature formali entro aprile 2023. La selezione finale di meno di 10 hub avverrà nella seconda metà del 2023.

È chiaro che le parti interessate in tutta la nazione hanno catturato la visione dell'idrogeno. Gli Stati Uniti si sono impegnati per un futuro a idrogeno e vogliono guidare il mondo in questa transizione.

In un prossimo articolo, descriveremo le attività di particolari compagnie petrolifere e del gas nella produzione di idrogeno.

Takeaways

La visione dell'idrogeno è ambiziosa, perché è difficile da produrre, pericoloso da immagazzinare e trasportare e costoso.

La versione a basso tenore di carbonio dell'idrogeno si chiama idrogeno verde, che è costosa, perché è un processo inefficiente basato sull'elettrolisi dell'acqua. Essenzialmente tutta l'attuale produzione di idrogeno è idrogeno blu, ma questo presenta svantaggi ad alto contenuto di carbonio all'inizio e alla fine del processo di generazione.

Ma l'idrogeno non è una pallottola d'argento. Un'industria dell'idrogeno può prendere un bel morso dal 5-7% delle emissioni di energia mondiale difficili da abbattere entro il 2050, ma la fetta più grande delle emissioni totali rimane ancora: 93-95%.

Riferimenti.

1.DNV, Prospettive sulla transizione energetica 2022, Ottobre 13, 2022.

2. Eventi Reuters: Gli Stati dell'idrogeno d'America, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 aprile 2023.pd