Idrogeno liquido: la risposta logistica al fabbisogno energetico massivo
La transizione energetica industriale necessita di un sistema affidabile per produrre, trasportare e stoccare l'energia e le molecole decarbonizzate in modo efficace, sicuro e facilmente utilizzabile. L'idrogeno liquido (LH2) si impone come il vettore energetico imprescindibile per il trasporto e la decarbonizzazione dei settori "Hard-to-abate".
Lettura: 6 min
Per i settori industriali come la siderurgia, la chimica, il vetro o il cemento e per la mobilità marittima, il trasporto pesante o l'aeronautica, l'equazione logistica è complessa: come trasportare le quantità massicce di idrogeno decarbonizzato necessarie senza causare una complessità esponenziale delle reti e delle infrastrutture del gas?
La risposta risiede nella criogenia.
Il passaggio di fase dell'idrogeno dallo stato gassoso allo stato liquido è possibile solo in condizioni criogeniche, poiché è impossibile liquefare l'idrogeno a temperatura ambiente. L'elevata densificazione così ottenuta permette di trasportare e stoccare grandi volumi di idrogeno.
Air Liquide, pioniere della criogenia estrema fin dal programma Ariane, padroneggia questa tecnologia in tutte le fasi del processo (end-to-end). Dalla liquefazione tramite i nostri cicli Claude inversi fino allo stoccaggio sottovuoto, garantiamo una molecola di idrogeno disponibile, pura e nel rispetto dei più severi standard di sicurezza.
Questo articolo analizza le sfide termodinamiche della liquefazione a -253 °C, la gestione critica del "boil-off" e gli imperativi di sicurezza. Illustra come Air Liquide, forte di 60 anni di esperienza spaziale e industriale, garantisca la produzione tramite tecnologie proprietarie come il Turbo-Brayton e l'approvvigionamento grazie a una logistica globale collaudata. Air Liquide controlla l'intera catena del valore dell'idrogeno, dalla produzione fino alla realizzazione di infrastrutture di distribuzione criogenica rinomate per la loro affidabilità e le loro prestazioni.
Che cos'è l'idrogeno liquido?
L’idrogeno liquido (LH₂) è lo stato fisico dell’idrogeno raffreddato a una temperatura di -252,87 °C (20,28 K) a pressione atmosferica. Si tratta di una sfida fisica molto più complessa rispetto alla produzione di GNL (Gas Naturale Liquefatto), che liquefà intorno ai -160 °C.
L'idrogeno, a pressione e temperatura ambiente, si presenta allo stato gassoso (GH₂) con una densità estremamente bassa: 0,09 kg/m³ (ovvero 11 m³ o 11.000 litri per 1 kg). Per ridurre il volume dell'idrogeno durante il trasporto, è possibile comprimerlo a pressioni molto elevate. In questo modo la densità aumenta, permettendo di trasportare una quantità maggiore di idrogeno nello stesso volume. Ad esempio, l'idrogeno può essere compresso fino a 700 bar nei serbatoi dei veicoli. A questa pressione, la densità è di circa 40 kg/m³ a temperatura ambiente; così, 1 kg di H₂ a 700 bar occupa circa 25 litri a 15 °C.
Tuttavia, lo stoccaggio di grandi quantità di H₂ compresso richiede un'ampia impronta al suolo per i serbatoi in materiale composito, che risultano costosi. La liquefazione permette di densificarlo e quindi di ridurre ulteriormente il volume: 1 kg di LH₂ a -253 °C a pressione atmosferica occupa solo 14 litri. In media, un semirimorchio criogenico può trasportare circa 4 tonnellate di idrogeno utile, a fronte di meno di una tonnellata per un semirimorchio gassoso a 300 bar.
Come si produce l’idrogeno liquido?
Principi di liquefazione dell’idrogeno
Raggiungere una temperatura di 20 Kelvin a pressione atmosferica (o -253 °C a 1,013 bar) richiede un dispendio energetico significativo e una rigorosa padronanza dei cicli termodinamici. Il processo industriale standard si basa
generalmente sul ciclo di Claude, che combina fasi di compressione isotermica, raffreddamento pre-criogenico, spesso assistito da azoto liquido, ed espansione isoentalpica in turbine.
Una specificità tecnica critica, spesso sottovalutata, è la conversione orto-para. La molecola di idrogeno esiste sotto due forme di spin nucleare:
- l’orto-idrogeno (instabile, con i due spin paralleli),
- il para-idrogeno (stabile, con i due spin opposti).
In fase gassosa a temperatura ambiente, il GH₂ è composto per il 75% da "orto". Tuttavia, allo stato liquido, la forma di LH₂ più stabile dal punto di vista termodinamico è il "para", poiché rappresenta lo stato di energia minima della molecola. La liquefazione senza catalizzatore conserva la proporzione naturale a temperatura ambiente e genera quindi un mix del 75% para e 25% orto. Tuttavia, allo stato liquido, la forma orto è instabile e l'equilibrio termodinamico favorisce una composizione al 100% di para-idrogeno. La conversione naturale richiede diversi giorni e genera una reazione esotermica (rilascio di calore) sufficiente a provocare l'ebollizione del LH₂ anche in un serbatoio perfettamente isolato. I liquefattori di Air Liquide integrano catalizzatori specifici per forzare questa conversione prima dello stoccaggio, garantendo la stabilità della molecola consegnata.
Tecnologie di liquefazione per ottimizzare la resa energetica
Le moderne tecnologie sviluppate da Air Liquide, basate in particolare su compressori centrifughi ottimizzati e scambiatori a piastre saldobrasate in alluminio, mirano a ridurre il consumo energetico necessario per la liquefazione. L'impiego di tecnologie proprietarie come il Turbo-Brayton, che permette di ri-liquefare i gas di evaporazione direttamente all'interno del processo e di minimizzare il boil-off, aumenta la resa e l'efficienza della liquefazione. I progetti attuali di Air Liquide, come le unità di grande capacità (oltre 30 tonnellate al giorno) previste negli Stati Uniti e in Asia o i progetti europei in Normandia e in Belgio, beneficiano delle soluzioni più innovative. Grazie a questa efficienza energetica (Energy Efficiency) e al proprio know-how, Air Liquide riduce i costi di produzione del LH₂ per renderlo più competitivo rispetto ai carburanti tradizionali e disponibile in grandi quantità per tutte le applicazioni industriali.
Trasporto e stoccaggio dell’idrogeno: la sfida criogenica
La catena logistica dell'idrogeno
Una volta liquefatto, l'idrogeno deve essere mantenuto a bassissima temperatura lungo tutta la catena logistica. Il trasporto avviene tramite autocisterne criogeniche termicamente isolate (doppia parete sottovuoto con isolamento multistrato che garantisce fino a una decina di giorni di autonomia), container ISO multimodali (per il passaggio da camion a treno o nave) e, in futuro, navi dedicate al LH₂ per le spedizioni internazionali. Air Liquide gestisce inoltre una flotta speciale di container ISO multimodali e criogenici (40 piedi, 2,5 tonnellate di LH₂) con scudo ad azoto o "LIN Shielded". Un circuito di azoto liquido (LIN) all'interno dell'intercapedine sottovuoto permette di mantenere il LH₂ a bassissima temperatura e di ridurre al minimo le perdite per evaporazione (boil-off) per diversi mesi.
Serbatoi criogenici e gestione della pressione
Lo stoccaggio del LH₂ presso il sito di utilizzo viene effettuato anche tramite container ISO criogenici sottovuoto a doppia parete, con un intercapedine sottovuoto tra le due pareti e isolamento multistrato (MLI - Multi-Layer Insulation). Il loro design è concepito per eliminare tutti i ponti termici e gli scambi di calore per conduzione, convezione o irraggiamento. A differenza dello stoccaggio gassoso, che avviene ad alta pressione (da 200 bar fino a 700 bar a seconda del tipo di serbatoio), lo stoccaggio liquido avviene a pressioni inferiori, generalmente < 10 bar.
La struttura del serbatoio deve essere monitorata regolarmente; infatti, ai fini normativi, questi serbatoi sono classificati come Attrezzature a Pressione (PED). Devono essere corredati, tra l'altro, da un fascicolo tecnico, recare la marcatura CE, avere un libretto di manutenzione, essere sottoposti alle verifiche tecniche periodiche previste dalla legge e, quando non più utilizzabili, disporre di un certificato di smantellamento e rottamazione.
Gestione del calore e sicurezza degli impianti
Nonostante un isolamento altamente performante, non è possibile raggiungere una perfetta adiabaticità. Sussistono comunque degli scambi termici e la temperatura può aumentare leggermente. Ciò innesca il fenomeno del boil-off: una piccola parte del liquido vaporizza, aumentando la pressione interna. Anziché rilasciare questo gas nell'atmosfera — operazione che comporterebbe una perdita di prodotto e un rischio per la sicurezza — gli impianti devono integrare sistemi di recupero del gas. Presso i siti dei clienti, Air Liquide gestisce questo boil-off installando unità di refrigerazione o compressori che riliquefanno il gas in situ o lo immettono nel processo industriale, tendendo all'obiettivo "zero perdite".
Vuoi saperne di più sull'idrogeno liquido e sulle sue diverse applicazioni?
I vantaggi dell'idrogeno liquido (LH₂)
Un'elevata densità energetica in un volume ridotto
L'idrogeno possiede una densità gravimetrica eccezionale: 33 kWh/kg, ovvero 3 volte superiore a quella del diesel (a parità di peso, l'idrogeno "contiene" 3 volte più energia rispetto al diesel). Tuttavia, la sua densità volumetrica allo stato gassoso è il suo punto debole (a parità di peso, il serbatoio di GH₂ sarà molto più ingombrante rispetto a quello del diesel). In seguito alla liquefazione criogenica, l'idrogeno liquido raggiunge una densità molto più vantaggiosa, pari a circa 70 kg/m³.
Se si considera l'idrogeno come un vettore energetico, l'idrogeno in fase liquida permette di stoccare quantità di energia estremamente elevate con un'impronta al suolo molto ridotta. Si tratta di un vantaggio decisivo per settori del trasporto come quello aerospaziale o l’aviazione. È inoltre un punto di forza per le stazioni di rifornimento di veicoli (auto o flotte di camion) in contesti urbani.
Per le applicazioni industriali che utilizzano grandi quantità di idrogeno, come la combustione (vetrerie, metallurgia, cementifici) o la chimica, la riduzione delle dimensioni dello stoccaggio ne facilita l’integrazione all’interno di siti industriali preesistenti.
Un combustibile pulito per la decarbonizzazione massiva
Grazie alle sue proprietà, il LH₂ può essere stoccato in serbatoi criogenici di dimensioni adeguate e integrato su camion, treni, navi e velivoli per essere successivamente vaporizzato e utilizzato in una cella a combustibile o iniettato direttamente in un motore termico adattato. L'unico scarto di questa mobilità decarbonizzata sarà il vapore acqueo.
Per l’industria della mobilità e il trasporto a lunga distanza, l'idrogeno rappresenta spesso l'unica alternativa credibile per raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica laddove l'elettrificazione diretta tramite batterie raggiunge i propri limiti in termini di peso e tempi di ricarica. Va notato che, ad eccezione dei razzi spaziali come Ariane — che utilizzano il LH₂ in iniezione diretta per la propulsione nei cosiddetti motori "a idrogeno liquido" — l'idrogeno viene stoccato in forma liquida nel serbatoio e pompato allo stato liquido, ma viene generalmente riscaldato (diventando gas freddo o talvolta fluido supercritico freddo a -240 °C e 13 bar) prima di essere iniettato nel motore.
Una purezza estrema
La liquefazione dell'idrogeno è un processo criogenico che avviene a temperature bassissime (-252,87 °C), vicine allo zero assoluto (-273,15 °C o 0 K). A queste temperature, la quasi totalità delle impurità passa allo stato solido, ad eccezione dell'elio, che liquefa a -269 °C (4,2 K). Il LH₂ è quindi estremamente puro (99,999%) e rappresenta una soluzione ideale per tutte le applicazioni che richiedono una composizione costante e controllata e un'altissima purezza.
È questo il caso delle applicazioni per l'industria elettronica, i laboratori di analisi, come la gascromatografia, o le celle a combustibile.
I vincoli dell'idrogeno liquido e la gestione dei rischi
I costi energetici della liquefazione
La liquefazione dell'idrogeno consuma circa il 30% del suo contenuto energetico intrinseco. Si tratta di un costo energetico che deve essere tenuto in considerazione nel modello economico. Tuttavia, tale costo è compensato dai vantaggi logistici non appena le distanze di trasporto superano le centinaia di chilometri e i volumi sono significativi, oppure qualora lo spazio di stoccaggio per le fonti di energia decarbonizzata sia limitato, come nel caso dei velivoli.
Il "boil-off" (perdita per evaporazione)
Come accennato, l'idrogeno liquido è una forma di energia che può facilmente passare dalla fase liquida a quella gassosa. Uno stoccaggio prolungato senza un sistema attivo di recupero dell'idrogeno vaporizzato comporterebbe un aumento della pressione all'interno del serbatoio. Nell'esercizio industriale, la priorità è valorizzare questa evaporazione attraverso un circuito che immetta prioritariamente tale gas nella rete di utilizzo. Le variazioni della pressione interna sono gestite da una regolazione automatica; gli organi di sicurezza (valvole, valvole di sicurezza, ecc.) intervengono solo come protezione estrema per garantire l'integrità del serbatoio. Una progettazione globale dell'impianto, rigorosamente dimensionata in base al profilo di consumo, è quindi indispensabile per prevenire perdite di prodotto e garantire la sicurezza operativa.
Gli imperativi di sicurezza
I rischi legati all'impiego dell'idrogeno liquido sono di due tipi: quelli connessi alla natura fisico-chimica della molecola e quelli inerenti alla criogenia. L'elenco seguente, non esaustivo, ha lo scopo di richiamare i rischi fondamentali del LH₂. Ogni nuovo progetto deve iniziare sistematicamente con un'analisi dei rischi dettagliata. Tale studio condiziona la progettazione dell'impianto e la sicurezza. La longevità dell'installazione è possibile solo attraverso un monitoraggio normativo e una manutenzione preventiva.
Air Liquide vi accompagna in ogni fase di questo percorso per garantire una messa in opera sicura.
Rischi criogenici e legati alle basse temperature:
L'idrogeno liquido presenta rischi criogenici maggiori, in particolare gravi ustioni da freddo per gli operatori. L'uso di DPI (Dispositivi di Protezione Individuale) adatti alle bassissime temperature è obbligatorio. Per quanto riguarda le apparecchiature, è necessario utilizzare materiali specifici per evitare la rottura dovuta per infragilimento delle strutture. Inoltre, questo livello di freddo, inferiore alla temperatura di liquefazione dell'aria, provoca la condensazione o persino una microliquefazione dell'umidità e dell'aria ambiente sulle superfici delle apparecchiature non isolate. Il rischio è quello di trovarsi in una zona molto localizzata in cui l'atmosfera è arricchita di ossigeno. In caso di fuga di idrogeno, questa zona rappresenta un potenziale punto di innesco per un'accensione immediata o un'esplosione.
Rischi del LH₂ legati all'aumento di pressione nel serbatoio
Il rischio di sovrappressione è legato alla variazione di densità (massa volumica) durante il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso. In un serbatoio, o in un tratto dell'impianto, il volume disponibile è fisso: si tratta quindi di un caso di spazio confinato in cui il liquido può rimanere intrappolato. La vaporizzazione dell'idrogeno liquido provoca localmente un aumento della pressione. Se gli organi di regolazione o di sicurezza (valvole, valvole di sicurezza, ecc.) risultano inoperativi, la pressione all'interno dello spazio confinato può salire rapidamente e causare la rottura dell'impianto.
Rischi di fuga di LH₂: combustione ed esplosione
L'idrogeno liquido, stoccato in un serbatoio in assenza di comburente (aria/ossigeno), non può bruciare. In caso di fuga, vaporizza istantaneamente, generando una nube gassosa infiammabile nell'aria. L'idrogeno possiede un campo di infiammabilità estremamente ampio (dal 4% al 75% nell'aria) e un'energia minima di innesco molto bassa (solo 17 µJ). Ciò significa che una scintilla di elettricità statica è sufficiente a incendiarlo. La fiamma dell'idrogeno è quasi invisibile a occhio nudo, rendendo necessario l'utilizzo di rilevatori di fiamma specifici per l'idrogeno. Va inoltre notato che la cinetica di combustione è molto rapida; pertanto, in un ambiente confinato, ci si confronta anche con un elevato rischio di esplosione.
Rischi di infragilimento degli acciai negli impianti
Questo fenomeno riguarda principalmente le parti di un impianto a contatto con l'idrogeno gassoso, quindi a valle di un serbatoio di LH₂. Al contatto con l'acciaio, la molecola di idrogeno può dissociarsi e diffondersi sotto forma atomica nella microstruttura del metallo. Questi atomi si accumulano in corrispondenza dei difetti del reticolo cristallino (bordi di grano, dislocazioni, ecc.), riducendo la duttilità del metallo (fenomeno dell'infragilimento). Tale rischio è concreto anche per gli impianti di LH₂; infatti, sebbene questo fenomeno di diffusione sia rallentato a temperature bassissime, i cicli di riscaldamento/raffreddamento e le sollecitazioni meccaniche sulle apparecchiature criogeniche lo rendono reale anche per le strutture a contatto con l'idrogeno liquido. La scelta dei materiali e la gestione degli shock termici sono fondamentali per prevenire l'infragilimento da idrogeno e una rottura improvvisa.
In sintesi, la messa in opera del LH₂ richiede un approccio metodico e rigoroso, guidato da un'analisi dei rischi iniziale. È questo studio a determinare le barriere di sicurezza adatte alla configurazione specifica dei processi di ogni sito e ai diversi scenari:
- Misure tecniche: regole di installazione, non confinamento, strumentazione di livello, pressione, temperatura, rilevamento fiamme, explosimetria, anossia...
- Misure amministrative: gestione delle pratiche normative (fascicoli di dichiarazione/autorizzazione ambientale, classificazione SEVESO in base alle quantità).
- Misure organizzative: definizione di procedure operative rigorose e uso di DPI adeguati.
Air Liquide si basa su standard consolidati, frutto di un solido ritorno d'esperienza industriale, per garantire un alto livello di sicurezza. Al di là delle procedure e dei materiali idonei, gli esperti di Air Liquide vi accompagnano nelle analisi dei rischi, nel dimensionamento degli impianti e nella formazione sulla sicurezza.
Le principali applicazioni dell'idrogeno liquido
Nella maggior parte dei casi, l'utilizzo dell'idrogeno avviene sotto forma gassosa, ma la questione dello stoccaggio rimane centrale quando le quantità in gioco sono molto elevate. L'idrogeno liquido presenta vantaggi significativi quando i vincoli di volume, autonomia o purezza (alla temperatura di liquefazione le impurità si trovano allo stato solido, risultando quindi facilmente separabili) diventano critici. In alcuni casi, la forma liquida dell'idrogeno rappresenta l'unica alternativa praticabile.
Mobilità pesante, intensiva e stazioni di rifornimento ad alta capacità (Liquid-to-Gas)
Per il trasporto stradale di merci (40 tonnellate e oltre), il LH₂ permette di imbarcare sul camion energia sufficiente a garantire un'autonomia di 1.000 km senza sacrificare il carico utile, a differenza delle pesanti batterie. Le stazioni di rifornimento criogeniche consentono di riempire i serbatoi in 10-15 minuti e assicurano una disponibilità costante con un'elevata portata continua, anche in caso di forte affluenza (non sono necessari tempi di sosta per "ricaricare" gli stoccaggi polmone, tempi invece richiesti dalle stazioni a GH₂). Per le stazioni che servono flotte di autobus o camion (più di 1 tonnellata al giorno), stoccare l'idrogeno in forma liquida in situ è la soluzione più efficiente.
Trasporto marittimo e fluviale
Il settore marittimo ha l'obiettivo di abbandonare l'olio combustibile pesante e decarbonizzare le proprie attività nei porti e sui mari per la mobilità di tutte le navi (traghetti, navi di servizio, ma anche navi da crociera). I fabbisogni di carburante sono massicci e, a bordo di una nave da carico, ogni metro cubo dedicato allo stoccaggio del carburante rappresenta un mancato guadagno.
L'ammoniaca verde è una soluzione per stoccare l'energia utile per la mobilità, ma presenta diversi svantaggi, tra cui la tossicità e il rischio di emissioni di NOx e di protossido di azoto (N₂O) se la combustione non è corretta. La propulsione a idrogeno con celle a combustibile o tramite iniezione diretta nelle turbine è privilegiata perché garantisce una pulizia assoluta senza emissioni di CO₂. Il LH₂ permette di stoccare l'energia necessaria alla propulsione senza sacrificare troppo spazio a bordo e volume nella stiva.
Aeronautica e spazio
È il settore in cui Air Liquide opera da decenni, fornendo idrogeno liquido per la propulsione dei lanciatori. L'esperienza maturata nel settore spaziale viene oggi trasferita all'aviazione civile grazie alle collaborazioni con startup come H₂FLY o alla partecipazione a progetti di respiro internazionale (come il progetto Airbus ZEROe).
Lo sviluppo di un serbatoio di idrogeno liquido a bordo dell'aereo HY4 (il dimostratore idrogeno-elettrico di H₂FLY) ha permesso di completare con successo il primo volo 100% decarbonizzato e 100% sicuro, analizzando al contempo tutte le questioni relative alla sicurezza, all'approvvigionamento, al rifornimento e allo stoccaggio del LH₂ in volo.
Air Liquide continua inoltre a lavorare allo sviluppo di standard di rifornimento sLH₂ (sub-cooled - sottoraffreddato) e all'utilizzo e allo stoccaggio del LH₂ in serbatoi criogenici posizionati nella fusoliera posteriore per alimentare turboelica o celle a combustibile per aerei a zero emissioni.
Idro-combustione: metallurgia, cemento, vetro
Questi settori industriali, noti come "hard-to-abate" (difficili da decarbonizzare), sono i primi a considerare l'idrogeno come un vettore principale per la decarbonizzazione. Queste industrie operano spesso a ciclo continuo (24/7) e i processi di combustione richiedono quantità massicce di idrogeno. L'idrogeno liquido rappresenta la soluzione più efficiente per stoccare l'energia necessaria ad alimentare i bruciatori o per fungere da stoccaggio polmone (back-up) in caso di autoproduzione in situ.
Ricerca scientifica
L'idrogeno liquido viene impiegato per le sue proprietà chimiche uniche in diversi ambiti della ricerca scientifica. Il fatto che l'idrogeno possieda, tra le altre caratteristiche specifiche, il numero atomico più basso della tavola periodica, spiega il suo utilizzo al CERN in forma liquida per studiare le collisioni in modo estremamente preciso. Il suo impiego allo stato liquido "puro" è quindi generalmente riservato alla ricerca scientifica d'avanguardia e ai progetti di propulsione spaziale.
Industria elettronica
Nella fabbricazione dei semiconduttori, l'idrogeno viene utilizzato come gas vettore. Il processo di liquefazione purifica il prodotto: la temperatura di liquefazione è talmente bassa che le impurità, solidificandosi, vengono separate e intrappolate. L'idrogeno liquido garantisce così un'altissima purezza di "grado elettronico", indispensabile per questo settore estremamente esigente.
Vuoi saperne di più sull'idrogeno liquido e sulle sue diverse applicazioni?
Sfide economiche dell'idrogeno e prospettive
Costi di produzione e mercato globale
Il costo del LH₂ è oggi superiore a quello dell'idrogeno gassoso a causa delle fasi di liquefazione criogenica. Sebbene il CAPEX dei liquefattori rimanga elevato, l'economia di scala derivante da una produzione massiva e i vantaggi legati alla facilità di trasporto e stoccaggio rendono il LH₂ una soluzione valida per la decarbonizzazione dell'industria e dei trasporti.
LH₂ a basse emissioni di carbonio: dalla molecola alla certificazione
Le direttive normative (EU ETS, RED III, CBAM, Tassonomia UE) e i rigorosi requisiti di CSR (Corporate Social Responsibility) spingono gli industriali ad adottare soluzioni certificate per decarbonizzare le proprie attività, aumentare la quota di energie rinnovabili e ridurre il proprio Scope 3. L'idrogeno a basse emissioni di carbonio (che deve emettere il 70% in meno rispetto a un combustibile fossile di riferimento) rappresenta una delle soluzioni per ridurre le emissioni dirette e indirette di CO₂.
La descrizione dell'idrogeno a basse emissioni di carbonio è fornita nella direttiva europea 2024/1788 (-70% di emissioni di CO₂ rispetto a un combustibile fossile di riferimento, corrispondente a 3,38 kg CO₂/kg H₂ prodotto). Se l'energia utilizzata è rinnovabile (solare, eolica, idraulica), l'idrogeno è definito anche rinnovabile; tuttavia, se l'energia è di origine nucleare o se viene decarbonizzata grazie a soluzioni CCS (Carbon Capture and Storage - cattura e stoccaggio del carbonio), l'idrogeno low-carbon non può essere definito rinnovabile, come descritto "nell'Atto Delegato sulla metodologia low-carbon".
Air Liquide si impegna a fornire idrogeno conforme alle certificazioni più rigorose: prodotto tramite elettrolisi con energia rinnovabile, tramite reforming del biometano ed energia rinnovabile, o tramite reforming del metano e cattura della CO₂ (Low Carbon tramite Cryocap™). Questa tracciabilità è garantita al 100% dalle certificazioni CertifHy NGC e dai certificati di origine. L'idrogeno liquido a basse emissioni di carbonio include anche le fasi di liquefazione, realizzate quindi con energie decarbonizzate.
Tipologie di idrogeno
La classificazione dell'idrogeno viene spesso effettuata tramite codici colore, ad esempio, si parla molto di idrogeno "verde", ma questa non è una classificazione rigorosa. Nei testi di legge dell'Unione Europea, i concetti di idrogeno verde, grigio o blu, così come viola, rosa, bianco o dorato, vengono sempre più sostituiti da definizioni più tecniche, come idrogeno rinnovabile o a basse emissioni di carbonio. Air Liquide, per ragioni di chiarezza e trasparenza, preferisce parlare di idrogeno a basse emissioni di carbonio, rinnovabile o convenzionale.
In caso di domande o dubbi sulle vostre necessità di idrogeno cosiddetto "verde", "blu" o "bianco", non esitate a contattare un esperto Air Liquide.
Tabella comparativa dei tipi di idrogeno
| Tipo di idrogeno | Emissioni di CO₂ | Materia prima (Feedstock) e fonte di energia | Vantaggi strategici e industriali |
|---|---|---|---|
| Idrogeno rinnovabile e a basse emissioni di carbonio RFNBO | Zero emissioni dirette dell ELY Bilancio totale netto molto basso/neutro | Elettrolisi dell'acqua + Elettricità 100% rinnovabile (GO con PPA o collegamento fisico diretto e produzione simultanea) + bidding zone + addizionalità | + Massima conformità UE (RED III) o Tassonomia (in base alle emissioni di CO₂) + Prodotto "Zero Emissioni" - Costo molto elevato |
| Idrogeno rinnovabile (secondo Certify NGC) & Low Carbon > ECO ORIGIN™ H₂ by Air Liquide | Bilancio totale netto molto basso/neutro Emissioni molto basse (Low Carbon -70%) | SMR da biogas certificato + elettricità rinnovabile certificata (GO con PPA) o ELY + elettricità rinnovabile certificata (GO con PPA) | + Conformità UE basata su certificazione volontaria riconosciuta dall'UE (Certify NGC) + Prodotto rinnovabile e a basse emissioni di carbonio - Costo elevato |
| Idrogeno a basse emissioni di carbonio (non rinnovabile) | Basse emissioni / Low Carbon se riduzione -70% | SMR fossile + CCS (Cattura e Sequestro del Carbonio) + Mix elettrico a basse emissioni (incluso nucleare) o ELY + Mix elettrico a basse emissioni (incluso nucleare) | +Grandi quantità sempre disponibili + Costo controllato - Flessibilità energetica: accettati nucleare e fossile + CCS |
| Idrogeno convenzionale | Alte emissioni di CO, Emissioni di CO₂ non gestite | SMR da metano + elettricità non decarbonizzata | + Grandi quantità disponibili + Basso costo - Per usi non soggetti a quote di carbonio |
| Idrogeno naturale o Idrogeno geologico | In teoria zero emissioni | Idrogeno estratto da giacimenti geologici naturali, con utilizzo di elettricità rinnovabile | - Molto teorico - Costo sconosciuto - Fabbisogni energetici non noti (estrazione, purificazione) |
ECO ORIGIN™: la tua scelta per contribuire alla decarbonizzazione dell'industria
Air Liquide ha introdotto l'offerta ECO ORIGIN™ H₂ per rispondere alle necessità di decarbonizzazione dell'industria. L'offerta si basa su energie rinnovabili (quali l'energia solare, eolica e idroelettrica, oltre al biogas) e su una metodologia basata sull'analisi del ciclo di vita "cradle to customer gate" (dalla culla al cancello del cliente), verificata da un ente terzo indipendente.
L’aspetto tecnico alla base dell’offerta
L'offerta Air Liquide ECO ORIGIN™ H₂ si basa su due pilastri tecnologici distinti e complementari per garantire una riduzione significativa delle emissioni di gas a effetto serra (GHG). La produzione di idrogeno è certificata secondo lo schema volontario CertifHy NGC e soggetta ad audit annuale da parte di un ente terzo indipendente. Oggi sono disponibili due livelli di offerta:
- ECO ORIGIN™ H₂ si basa su una produzione tramite reforming del metano a vapore (SMR) alimentata con biogas, tracciata da Garanzie d'Origine (GO). Anche l'elettricità necessaria per il riempimento e la consegna è di origine rinnovabile.
- Opzione ECO ORIGIN™ H₂ "Premium" pensata per esigenze di decarbonizzazione ancora più ambiziose, poiché questa soluzione elimina le emissioni dirette della produzione. Prevede la produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua alimentata con energia rinnovabile, garantita da contratti di acquisto di energia (PPA) e Garanzie d'Origine (GO).
Air Liquide: un partner esperto lungo l'intera catena del valore dell'idrogeno
La gestione dell'idrogeno liquido non si improvvisa. Richiede un'integrazione perfetta tra produzione, liquefazione, flotta logistica, stoccaggio presso il cliente e una rigorosa applicazione delle norme di sicurezza, che coprono sia gli aspetti fisico-chimici della molecola sia quelli della criogenia. Air Liquide è riconosciuta a livello mondiale per la sua padronanza di tutte le tecnologie chiave:
- Progettazione e produzione di liquefattori (tecnologie Claude e Turbo-Brayton).
- Produzione tramite elettrolizzatori giganti (es. Normand'Hy 200 MW), SMR con biometano e soluzioni proprietarie di cattura del carbonio (es. tecnologia proprietaria Cryocap™).
- Flotta logistica dedicata al LH₂, incluse soluzioni per il trasporto multimodale o serbatoi con scudo di azoto (LIN Shielded).
- Competenza in materia di sicurezza riconosciuta globalmente nel settore dei gas e della criogenia.
Air Liquide vi accompagna nei vostri progetti dalla fase di studio di fattibilità (FEED) fino all'esercizio operativo, permettendovi di concentrarvi sul vostro core business e di realizzare con successo la vostra transizione energetica.
La vostra installazione richiede una soluzione criogenica su misura o la messa in sicurezza del vostro approvvigionamento di idrogeno?
Contattate i nostri esperti per valutare le vostre esigenze di stoccaggio criogenico e definire la supply chain più competitiva per il vostro sito.
Vuoi saperne di più sulle soluzioni a idrogeno liquido di Air Liquide?
Hai domande sulle soluzioni a idrogeno di Air Liquide? Compila il nostro modulo di contatto.
I nostri esperti risponderanno il prima possibile.