Possiamo migliorare l'economia della nuova tecnologia pulita, come abbiamo fatto con le energie rinnovabili

di Mitsubishi Power Americas

Oggi si sta formando un consenso globale sulla necessità di decarbonizzare. Ma c'è un punto critico: il costo.

Il raggiungimento degli obiettivi climatici richiederà soluzioni sostenibili, il che significa che devono fornire una solida economia insieme a emissioni basse o nulle. Per garantire un'adozione diffusa e tempestiva, opzioni come l'idrogeno pulito devono essere accessibili, affidabili e convenienti.

L'industria energetica ha gli strumenti a sua disposizione per far sì che ciò accada.

Il settore ha un track record più lungo e di successo per lo sviluppo e la commercializzazione di tecnologie pulite di quanto gli venga riconosciuto, afferma Michael Ducker, Senior Vice President di Hydrogen Infrastructure per Mitsubishi Power Americas e Presidente di Advanced Clean Energy Storage I, un hub per l'idrogeno in corso in Delta, Utah. Sottolinea che la storia del settore delle energie rinnovabili di oggi racconta la storia di industrie che lavorano insieme per risolvere problemi di scala, efficienza e costi, che hanno consentito un mercato in crescita per l'innovazione tanto necessaria.

È una storia che vale la pena ripetere.

Riduzione dei costi

Tra il 2005 e il 2020, il tasso annuo di emissioni nel settore energetico statunitense è diminuito drasticamente: un Miglioramento 40%. Le tecnologie che hanno determinato le riduzioni hanno seguito un modello simile: una volta che il prezzo di una nuova tecnologia diventa sufficientemente basso da giustificarne l'adozione, la domanda prende il sopravvento e la tecnologia decolla.

“Se dobbiamo arrivare allo zero netto nel lasso di tempo del 2050 nel settore dell'energia, è fattibile. Ma non possiamo essere compiaciuti in alcun modo”. – Drummi Bhatt, Vice President Market Intelligence and Strategy, Mitsubishi Power Americas

Considera l'energia solare. Dal 2010, il costo degli impianti fotovoltaici su scala industriale ha diminuito del 82%, portando la capacità solare installata globale da circa 40 gigawatt quell'anno a più di 700 gigawatt in 2020.

Il prezzo e l'adozione delle batterie agli ioni di litio mostrano a simile relazione inversa. I prezzi delle batterie sono scesi dell'85% tra il 2010 e il 2018, mentre la produzione mondiale di auto elettriche è aumentata notevolmente, da numeri trascurabili a un totale di oltre sette milioni di auto in circolazione nel 2019.

Questa dinamica si è verificata anche con gli impianti a ciclo combinato con turbina a gas in quanto il prezzo del gas naturale è diminuito. Tra il 2005 e il 2020, il prezzo eliminato 80%.

La lezione di oggi è questa: "Se dobbiamo arrivare allo zero netto nel 2050 nel settore energetico, è fattibile", afferma Drummi Bhatt, Vice President Market Intelligence and Strategy di Mitsubishi Power Americas. "Ma non possiamo essere compiaciuti in alcun modo: dobbiamo continuare a guidare l'efficienza con un vero senso di urgenza per rimanere in pista".

Strumenti che guidano l'accessibilità

Rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio, l'idrogeno verde, prodotto con energia rinnovabile, è già conveniente per lo stoccaggio di energia a lunga durata. Ad esempio, l'analisi mostra che le batterie agli ioni di litio sono più economiche per durate di otto ore o meno, mentre l'idrogeno verde è conveniente per durate più lunghe, da 12 ore a giorni, settimane, mesi o persino stagioni.

Come combustibile, l'idrogeno ha raggiunto un punto di flessione sulla curva dei costi simile a quello delle batterie eoliche, solari e agli ioni di litio, afferma Ducker. Il costo per la produzione, lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno verde è stato un grosso ostacolo all'adozione diffusa come combustibile decarbonizzato. Man mano che il costo diminuisce, l'idrogeno diventa ancora più efficace come soluzione di accumulo di energia. L'industria ha una varietà di strumenti a sua disposizione per promuovere l'accessibilità economica.

Ducker crede che siamo sul punto di compiere i progressi necessari, rilevando diversi fattori chiave che ridurranno i costi di produzione e costruiranno il mercato:

Capacità crescente

La tecnologia primaria per generare idrogeno verde è l'elettrolisi, che utilizza l'energia rinnovabile per convertire l'acqua in idrogeno e ossigeno. Il processo è costoso perché la scala di produzione rimane relativamente piccola: anche le strutture più grandi attualmente in linea prevedono di produrre meno di 25 megawatt.

Proprio come la domanda di energia eolica ha spinto i produttori di turbine eoliche a passare da turbine più piccole da 1 megawatt a modelli da 5 e 10 megawatt, la crescente necessità di idrogeno verde per aiutare a raggiungere gli obiettivi di zero netto stimolerà i produttori di elettrolizzatori a costruire unità più grandi e scalare i loro produzione.

"Il mondo non ha mai avuto bisogno di un elettrolizzatore da 200 megawatt prima", afferma Ducker. Ma ora lo fa. Man mano che la capacità di produzione cresce, i costi diminuiranno.

A quel punto, nel 2021 la Green Hydrogen Coalition in collaborazione con il Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) e altri partner chiave ha lanciato HyDeal LA raggiungere l'approvvigionamento di idrogeno verde su larga scala a $ 1.50/chilogrammo nel bacino di Los Angeles entro il 2030.

Miglioramento dell'efficienza di produzione

Le industrie dell'eolico, del solare e delle batterie hanno catturato economie di scala man mano che aumentavano la produzione. In particolare, l'automazione della produzione ha ridotto significativamente i costi di produzione.

Ducker prevede che accadrà qualcosa di simile per l'idrogeno. I progressi nell'automazione e nei metodi di produzione a basso costo creeranno un ciclo in cui queste efficienze ridurranno i costi, portando a maggiori investimenti e produzione, aumentando l'offerta e creando ulteriori efficienze, il che ridurrà ulteriormente i costi, contribuendo ad aumentare l'adozione.

Abbracciare i progressi tecnologici

L'energia rinnovabile è fondamentale per produrre idrogeno verde. Di conseguenza, qualsiasi cosa che riduca i costi delle energie rinnovabili aumentandone al contempo la disponibilità, ad esempio i miglioramenti di scala ed efficienza per il solare e l'eolico, contribuirà all'economia dell'idrogeno verde.

Inoltre, le nuove tecnologie che convertono le turbine a gas per funzionare con idrogeno verde creeranno domanda da parte dei produttori di energia impegnati a ridurre le loro emissioni, portando così a un aumento della produzione. L'aumento della fornitura, a sua volta, può rendere disponibili grandi quantità di idrogeno verde immagazzinato per le industrie ad alta intensità energetica difficili da decarbonizzare, come i trasporti, l'acciaio e il cemento. Allo stesso modo, i miglioramenti del sistema in un settore possono tradursi in altri settori.

Altre leve che possono stimolare la produzione

Ci sono anche altri fattori che possono contribuire alla riduzione dei costi, dagli incentivi politici per i produttori di idrogeno alle agevolazioni fiscali per l'uso delle energie rinnovabili. Anche lo sviluppo di una politica delle energie rinnovabili su base regionale può favorire la riduzione dei costi, aumentando la base di clienti e sfruttando ulteriormente le economie di scala.

Con il rafforzamento dell'equazione costi-benefici intorno all'idrogeno verde, questi tipi di incentivi e accordi accelereranno ulteriormente la sua evoluzione. "La maggior parte delle tecnologie per l'energia pulita con cui lavoriamo sono scese nella curva dei costi più velocemente di quanto chiunque pensasse", afferma Bhatt.

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Gli elementi che sono sotto il controllo del settore, come i progressi tecnologici e le economie di scala, sono più facili da prevedere rispetto ai sussidi governativi. Ma il futuro mondiale a zero emissioni di carbonio dipende da tutti questi contributori, sia per risolvere le sfide tecniche dell'innovazione rivoluzionaria sia per migliorare l'economia abbastanza da stimolare l'uso delle nuove tecnologie. Fortunatamente, tutti questi elementi sono in corso e i progressi su ciascun fronte offrono motivo di ottimismo.

Circa l'autore

Mitsubishi Power Americas è un marchio di soluzioni di alimentazione di Mitsubishi Heavy Industries.