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PV Magazine riporta nella sua edizione online un'analisi di Aurora Energy Research sul tema "Prezzi dell'idrogeno verde". Secondo questa analisi, i prezzi dell'idrogeno verde scenderebbero a circa cinque euro al chilogrammo entro il 2025.
Secondo PV Magazin, un progetto sarebbe più redditizio se le centrali solari ed eoliche fossero combinate con un cosiddetto elettrolizzatore di dimensioni relativamente ridotte. Tutto quello che c'è da sapere lo potete trovare qui.
Prima di addentrarci nell'analisi dei "prezzi dell'idrogeno verde", chiariamo tutti i termini importanti in modo che possiate capire di cosa si tratta e partecipare alla conversazione:
I costi sostenuti per convertire una forma di energia in elettricità sono chiamati costi di produzione dell'elettricità. Sono espressi, ad esempio, in euro o in dollari per megawattora (MWh).
I costi di produzione dell'elettricità sono fondamentalmente costituiti da diverse voci che variano a seconda del modo in cui l'elettricità viene prodotta:
- il costo del capitale (compreso il costo del finanziamento del capitale preso a prestito),
- i costi operativi fissi e variabili,
- i costi del combustibile, se applicabile
- il rendimento mirato del capitale nel periodo operativo.
Importante: i costi di distribuzione e tamponamento dell'elettricità in base alla domanda non sono inclusi nei costi di produzione dell'elettricità.
La conoscenza dei costi di produzione dell'energia elettrica consente di confrontare le diverse tecnologie di generazione dell'energia elettrica in termini di costi. Su Internet si trovano varie presentazioni di tali confronti, sotto forma di tabelle, diagrammi o testi, ad esempio qui.
Grazie a queste spiegazioni dei termini, siete ben preparati per un'analisi dei prezzi dell'idrogeno verde. Andiamo!
A seconda di come viene prodotto l'idrogeno, cioè con quale processo tecnico, al gas incolore viene dato un "epiteto colorato". Si parla sempre di idrogeno verde, nel senso di ecologico e rispettoso dell'ambiente, quando l'idrogeno viene prodotto con l'elettrolisi dell'acqua - e a questo scopo viene utilizzata anche l'elettricità proveniente da fonti energetiche rinnovabili, cioè l'elettricità verde. L'idrogeno verde è quindi considerato neutro dal punto di vista dei gas serra (CO2 neutro).
Mentre l'idrogeno verde può essere prodotto senza l'utilizzo di materie prime fossili, la situazione è diversa per gli altri colori dell'idrogeno: il gas naturale fossile necessario per produrre l'idrogeno grigio, blu o turchese deve essere prima estratto dalle profondità della terra, scrive il Ministero federale dell'Istruzione e della Ricerca (BMBF) sul suo sito web. Ciò provocherebbe notevoli emissioni, in quanto fuoriuscirebbero piccole quantità di metano (CH4), gas a effetto serra, che è circa 25 volte più dannoso per il clima dell'anidride carbonica (CO2). Inoltre, secondo il BMBF, la produzione di idrogeno causerebbe emissioni di CO2.
Ad esempio, nel caso dell'idrogeno convenzionale (grigio), durante la scissione del gas naturale si producono circa dieci tonnellate di CO2 come prodotto di scarto per ogni tonnellata (t) di idrogeno, prosegue il Ministero federale. Nel caso dell'idrogeno blu, questa CO2 viene catturata e solitamente immagazzinata nel sottosuolo, ma lo stoccaggio è associato a rischi e costi elevati e quindi non è accettato dalla società tedesca.
L'elettricità solare è l'elettricità generata da un sistema di energia solare (sistema fotovoltaico) dall'energia irradiata dal sole sulla terra. Un sistema di energia solare è costituito da molte celle solari unite tra loro a formare moduli solari. Una cella solare è un componente elettronico. È costituita da diversi strati semiconduttori.
Spesso a questo scopo si utilizza silicio di elevata purezza, che viene deliberatamente "contaminato" con altri elementi chimici, in modo da creare uno strato privo di elettroni da un lato e uno strato in cui vi è un eccesso di elettroni dall'altro.
Tra i due strati si forma automaticamente una sorta di strato limite, nel quale penetrano gli elettroni per compensare lo squilibrio. In questo modo, la carica può essere spostata con gli elettroni: Quando un raggio di sole, che in termini puramente fisici è costituito da fotoni (chiamati anche quanti di luce o particelle di luce), i portatori di radiazioni elettromagnetiche, colpisce lo strato limite di una cella solare, gli elettroni si attivano. Essi "migrano" verso il polo positivo. Se si chiude il circuito tra i due strati, può fluire la corrente elettrica.
La cella solare ha convertito l'energia luminosa direttamente in energia elettrica. Ogni cella solare da sola genera solo una piccola quantità di elettricità. Per questo motivo, se ne collegano molte tra loro per formare un modulo e aumentare il rendimento dell'elettricità solare.
L'energia eolica è l'elettricità generata da una turbina eolica. Chiamata anche turbina eolica, utilizza l'energia naturale che il vento possiede (energia cinetica, energia cinetica della corrente) e la converte in energia elettrica.
Le tipiche turbine eoliche che si vedono in questo Paese in gran numero sia a terra (onshore) che offshore (nelle acque costiere) sono i cosiddetti rotori a tre pale a galleggiamento.
Hanno un asse orizzontale e un rotore sul lato del vento. Tra il rotore e il generatore può essere presente un riduttore intermedio che trasmette le velocità più elevate. L'alloggiamento della macchina comune (la cosiddetta navicella) si trova su una torre tubolare e viene spostato insieme al rotore nella direzione del vento, con l'aiuto di un piccolo motore elettrico.
Un elettrolizzatore è un dispositivo tecnico che utilizza l'elettricità per effettuare una reazione chimica, nota anche come conversione di materia: l'elettrolisi. Con la produzione di massa di idrogeno verde prevista nel corso della transizione energetica, gli elettrolizzatori si stanno imponendo come sistema di produzione. Infatti, essi scindono l'acqua in idrogeno e ossigeno (la cosiddetta scissione dell'acqua).
L'equazione della reazione chimica corrispondente è la seguente:
2 H2O 4 H+ + 4e- +O2
4 H+ + 4e- 2 H2
Gli elettrolizzatori possono essere differenziati in base al modo in cui effettuano la scissione dell'acqua.
I costi sostenuti per convertire una forma di energia in elettricità sono chiamati costi di produzione dell'elettricità. Sono espressi, ad esempio, in euro o in dollari per megawattora (MWh).
I costi di produzione dell'elettricità sono fondamentalmente composti da diverse voci che variano a seconda del modo in cui l'elettricità viene prodotta:
- il costo del capitale (compreso il costo del finanziamento del capitale preso a prestito),
- i costi operativi fissi e variabili,
- i costi del combustibile, se applicabile
- il rendimento mirato del capitale nel periodo operativo.
Importante: i costi di distribuzione e tamponamento dell'elettricità in base alla domanda non sono inclusi nei costi di produzione dell'elettricità.
La conoscenza dei costi di produzione dell'energia elettrica consente di confrontare le diverse tecnologie di generazione dell'energia elettrica in termini di costi. Su Internet si trovano varie presentazioni di tali confronti, sotto forma di tabelle, diagrammi o testi, ad esempio qui.
Grazie a queste spiegazioni dei termini, siete ben preparati per un'analisi dei prezzi dell'idrogeno verde. Andiamo!
L'autrice del rapporto "Lowest electricity production costs for green hydrogen with photovoltaics + wind power + electrolyser" di PV Magazine, Sandra Enkhardt, inizia con l'affermazione che l'idrogeno verde è considerato essenziale, cioè "vitale", in questo Paese, soprattutto per l'industria, quando si tratta di transizione energetica, cioè il passaggio dalle fonti energetiche fossili alle rinnovabili e quindi alla decarbonizzazione e a un approvvigionamento energetico fit4future.
Secondo l'autrice, tuttavia, l'economia dell'idrogeno è ancora agli albori: se i piani del governo tedesco sono validi, le capacità tedesche per la produzione di idrogeno verde dovrebbero salire a 10 gigawatt (GW) entro il 2030. Secondo l'analisi di Aurora Energy Research, in Germania sono già stati annunciati progetti di idrogeno verde per una capacità totale di 21 gigawatt, di cui solo una parte è stata finora realizzata. Secondo Enkhardt, gli analisti di Aurora Energy Research hanno stimato la domanda di idrogeno verde dell'industria fino all'anno 2050 in 300 terawattora (TWh).
Ma, continua Enkhardt, per far sì che l'industria tedesca utilizzi effettivamente l'idrogeno verde, è necessario che questo sia redditizio. Scrive che gli analisti di Aurora Energy Research ipotizzano che i costi medi per la produzione di idrogeno verde (costi di produzione) in combinazione con un impianto di generazione rinnovabile si ridurranno a circa cinque euro per chilogrammo di idrogeno entro il 2025.
Secondo lo studio, si prevede anche che i clienti industriali saranno disposti a pagare più di cinque euro al chilogrammo per l'idrogeno verde nei prossimi anni.
Secondo Enkhardt, gli analisti di Aurora Energy Research sono addirittura ottimisti sul fatto che i costi di produzione per il periodo dal 2030 in poi saranno ulteriormente ridotti grazie alle importazioni di idrogeno verde. A condizione che vengano costruite le relative infrastrutture di trasporto, ad esempio porti e oleodotti.
Per quanto riguarda la cosiddetta co-localizzazione di impianti fotovoltaici o eolici, gli analisti di Aurora Energy Research hanno scoperto nel rapporto di PV Magazin online che, a prezzi superiori a cinque euro per chilogrammo di idrogeno, è più redditizio combinare gli impianti eolici onshore con un elettrolizzatore direttamente sul posto. Questo sarebbe più redditizio che combinare un elettrolizzatore con una centrale solare (impianto fotovoltaico).
Tuttavia, la massima redditività si otterrebbe se, nell'ambito di un progetto sull'idrogeno verde, sia un parco eolico che un parco solare (impianto fotovoltaico a cielo aperto) fossero combinati con un elettrolizzatore per produrre idrogeno verde. In questo caso, per ottenere la massima redditività possibile, è importante che l'elettrolizzatore sia piuttosto piccolo.
Secondo Sandra Enkhardt, gli analisti di Aurora Energy Research hanno suggerito i seguenti ingredienti per ottenere i costi di produzione più bassi per l'idrogeno verde.
- 50 megawatt di energia eolica
- 50 megawatt di energia fotovoltaica
- 20 megawatt di elettrolizzatore
Secondo Enkhardt, gli analisti di Aurora Energy Research hanno anche ipotizzato che l'idrogeno verde prodotto tramite PPA, cioè non in forma di co-locazione diretta con un impianto rinnovabile, avrebbe un costo di produzione di circa cinque euro al chilogrammo.
Enkhardt cita gli analisti di Aurora Energy Research, secondo cui in questi casi si potrebbe ottimizzare l'ubicazione degli impianti rinnovabili e costruire l'elettrolizzatore più vicino alle sedi dei clienti.
In questo modo si ridurrebbero anche i costi per il trasporto dell'idrogeno e potenzialmente anche per il suo stoccaggio.
In conclusione, Enkhardt scrive che l'Unione Europea (UE) ha recentemente stabilito dei requisiti corrispondenti nella sua "Legge delegata RED II" per garantire che l'idrogeno verde sia effettivamente "verde". In base a ciò, entro il 2026 dovrà essere raggiunta una correlazione mensile tra la produzione dell'impianto rinnovabile e la produzione di idrogeno verde. Dal 2027 in poi, questa determinazione si applicherà su base oraria. Inoltre, l'impianto di generazione rinnovabile deve essere completato al massimo 36 mesi prima o dopo la messa in funzione dell'elettrolizzatore.
Infine, gli impianti dovranno essere situati nella stessa zona o almeno in zone adiacenti.
