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Global Hydrogen Review 2022

IEA: sale la domanda di idrogeno, ma quello verde è ancora poco

La domanda di idrogeno ha raggiunto i 94 milioni di tonnellate (Mt) nel 2021, tornando al di sopra dei livelli pre-pandemici (91 Mt nel 2019) e contenendo energia pari a circa il 2,5% del consumo energetico finale globale, ma la produzione di idrogeno a basse emissioni è stata inferiore a 1 Mt nel 2021. La maggior parte dell’aumento è derivata dagli usi tradizionali nella raffinazione e nell’industria, anche se la domanda di nuove applicazioni è cresciuta fino a circa 40 mila tonnellate (+60% rispetto al 2020). Sono questi i risultati principali del Global Hydrogen Review 2022 dell’IEA (International Energy Agency).

Secondo l’analisi dell’IEA, alcune nuove applicazioni chiave per l’idrogeno stanno progredendo. Sono sempre più diffusi gli annunci di nuovi progetti siderurgici a un anno dall’avvio del primo progetto dimostrativo per l’utilizzo di idrogeno puro nella riduzione diretta del ferro. Esistono inoltre più di 100 progetti pilota e dimostrativi per l’utilizzo dell’idrogeno e dei suoi derivati nel settore navale e le principali aziende stanno già firmando partnership strategiche per assicurarsi la fornitura di questi combustibili.

Per quanto riguarda il settore energetico, dallo studio emerge che è l’uso dell’idrogeno e dell’ammoniaca ad attirare maggiore attenzione: i progetti annunciati ammontano a quasi 3,5 GW di capacità potenziale entro il 2030.

Considerando le politiche e le misure che i governi di tutto il mondo hanno già messo in atto, secondo l’IEA la domanda di idrogeno potrebbe raggiungere 115 Mt entro il 2030, anche se meno di 2 Mt deriverebbero da nuovi usi. Questo dato si confronta con i 130 milioni di tonnellate (25% da nuovi usi) che sarebbero necessari per rispettare gli impegni climatici presi finora dai governi di tutto il mondo e con i quasi 200 milioni di tonnellate necessari entro il 2030 per essere sulla buona strada verso le emissioni nette zero entro il 2050.

La gamma di progetti di idrogeno a basse emissioni si espande, ma pochi raggiungono la decisione finale d’investimento

Secondo le stime dell’Agenzia Internazionale dell’Energia, la maggior parte dell’aumento della domanda di idrogeno nel 2021 è stata soddisfatta dall’idrogeno prodotto da combustibili fossili non ancora esauriti, il che significa che non c’è stato alcun beneficio per la mitigazione dei cambiamenti climatici. La produzione di idrogeno a basse emissioni è stata inferiore a 1 Mt nel 2021, praticamente tutta proveniente da impianti che utilizzano combustibili fossili con cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS). Ciò nonostante, la gamma di progetti per la produzione di idrogeno a basse emissioni sta crescendo a una velocità impressionante.

Fonte: IEA, Global Hydrogen Review 2022.

Se tutti i progetti attualmente in cantiere venissero realizzati, entro il 2030 la produzione di idrogeno a basse emissioni potrebbe raggiungere 16-24 Mt all’anno, di cui 9-14 Mt basati sull’elettrolisi e 7-10 Mt sui combustibili fossili con CCUS. Nel caso dell’elettrolisi, la realizzazione di tutti i progetti in cantiere potrebbe portare a una capacità installata di elettrolizzatori di 134-240 GW entro il 2030. Per rispettare gli impegni assunti dai governi in materia di clima, sarebbero necessari 34 Mt di produzione di idrogeno a basse emissioni all’anno entro il 2030, mentre un percorso compatibile con il raggiungimento di emissioni nette zero entro il 2050 a livello globale richiederebbe circa 100 Mt entro il 2030.

Una parte significativa dei progetti è attualmente in fase di pianificazione avanzata, ma solo pochi (4%) sono in costruzione o hanno raggiunto la decisione finale di investimento (FID, Final Investment Decision). Tra le ragioni principali vi sono le incertezze sulla domanda, la mancanza di quadri normativi e di infrastrutture disponibili per la fornitura di idrogeno agli utenti finali.

Espansione della capacità produttiva degli elettrolizzatori

Per produrre idrogeno a basse emissioni sono necessari elettrolizzatori che utilizzano elettricità a basse emissioni. Secondo l’IEA, oggi la capacità produttiva degli elettrolizzatori è di quasi 8 GW/anno e, secondo i dati dell’industria, potrebbe superare i 60 GW/anno entro il 2030. Questo sarebbe sufficiente per raggiungere gli attuali obiettivi governativi per la diffusione dell’elettrolisi, ma l’espansione dipende dal fatto che gli obiettivi governativi si traducano in progetti reali al di là dell’attuale gamma di progetti. Anche se si prevede che la serie di progetti continuerà a crescere nei prossimi anni, secondo l’IEA è necessario fornire un sostegno tempestivo ai progetti per garantire che raggiungano la decisione finale di investimento e la scalabilità.

Nel grafico di seguito viene riportata la capacità produttiva degli elettrolizzatori per regione e tecnologia utilizzata.

Fonte: IEA, Global Hydrogen Review 2022.

L’analisi dell’Agenzia suggerisce che, con gli attuali prezzi dell’energia fossile, l’idrogeno rinnovabile potrebbe già competere con l’idrogeno da combustibili fossili in molte regioni, soprattutto quelle che dispongono di buone risorse rinnovabili e che devono importare combustibili fossili per soddisfare la domanda di produzione di idrogeno. Inoltre, se i progetti di elettrolizzatori in cantiere saranno realizzati e se si realizzerà il previsto aumento delle capacità produttive, entro il 2030 i costi degli elettrolizzatori potrebbero diminuire di circa il 70% rispetto a oggi. In combinazione con il previsto calo del costo dell’energia rinnovabile, questo può portare il costo dell’idrogeno da fonti rinnovabili a un intervallo compreso tra 1,3-4,5 dollari al chilo di H2 (equivalente a 39-135 dollari per Megawattora).

Grandi volumi di idrogeno potrebbero essere commercializzati entro la fine del decennio

La prima spedizione al mondo di idrogeno liquefatto dall’Australia al Giappone è avvenuta nel febbraio 2022, una pietra miliare nello sviluppo di un mercato internazionale dell’idrogeno. Sulla base dei progetti orientati all’esportazione in fase di sviluppo, l’IEA stima che entro il 2030 potrebbero essere esportati 12 milioni di tonnellate di idrogeno all’anno, con 2,6 milioni di tonnellate all’anno previsti entro il 2026. Quasi tutti questi progetti orientati all’esportazione di idrogeno sono stati annunciati negli ultimi due anni e la maggior parte dei progetti che hanno identificato un vettore di idrogeno ha scelto l’ammoniaca come opzione preferita.

Nel grafico è possibile osservare le milioni di tonnellate di idrogeno esportate secondo le stime tra il 2020 e il 2030.

Fonte: IEA, Global Hydrogen Review 2022.

Tuttavia, gli accordi per l’acquisto e l’importazione sono in ritardo rispetto all’entità delle esportazioni previste: solo 2 Mt di H2/anno hanno ottenuto un cliente o un potenziale cliente. Gli sviluppatori di progetti e gli investitori si trovano ad affrontare una forte incertezza in un mercato nascente e molti governi non hanno ancora implementato politiche commerciali specifiche sull’idrogeno, necessarie per il successo dello sviluppo dei progetti. Come sottolinea l’IEA, la cooperazione internazionale è fondamentale per facilitare l’allineamento e identificare le barriere che potrebbero rallentare lo sviluppo di un mercato dell’idrogeno.

La crisi energetica globale: un ulteriore impulso per l’idrogeno?

La crisi energetica globale sottolinea la necessità di una politica che allinei le esigenze di sicurezza energetica con gli obiettivi climatici. L’IEA evidenzia che l’idrogeno può contribuire alla sicurezza energetica riducendo la dipendenza dai combustibili fossili, sia sostituendo i combustibili fossili nelle applicazioni finali, sia spostando la produzione di idrogeno da fonti fossili a idrogeno rinnovabile. Lo sviluppo di un mercato internazionale dell’idrogeno può inoltre aumentare la diversità dei potenziali fornitori di energia, migliorando la sicurezza energetica soprattutto per i Paesi importatori di energia.

Se i governi attueranno politiche ambiziose per rispettare i loro impegni in materia di clima, l‘idrogeno potrebbe contribuire a evitare l’uso di 14 miliardi di metri cubi all’anno di gas naturale, 20 milioni di tonnellate all’anno di carbone e 360 kbd (migliaia di barili al giorno) di petrolio entro il 2030, pari a una quantità superiore all’attuale fornitura di combustibili fossili della Colombia. Secondo l’analisi condotta dall’IEA, l’industria pesante, il trasporto stradale pesante e il trasporto marittimo offrono le maggiori opportunità di risparmio di combustibili fossili e di emissioni.

La riconversione delle infrastrutture per l’uso dell’idrogeno presenta opportunità e sfide

La riconversione dei gasdotti del gas naturale per il trasporto dell’idrogeno può ridurre i costi di investimento del 50-80% rispetto allo sviluppo di nuovi gasdotti. Esistono progetti in fase di sviluppo per riconvertire migliaia di chilometri di tubature di gas naturale al 100% di idrogeno. Tuttavia, l’esperienza pratica è limitata e saranno necessari una riconfigurazione e un adattamento significativi.

I governi, in particolare in Europa, stanno valutando la possibilità di riconvertire i terminali di gas naturale liquefatto (GNL), anche se le opportunità dipendono dal fatto che in ultima analisi riceveranno idrogeno o ammoniaca. Secondo l’IEA la riconversione per accogliere l’ammoniaca può essere possibile con un costo aggiuntivo dell’11%-20% rispetto ai costi di investimento di un nuovo terminale GNL. La riconversione dei terminali GNL per l’idrogeno liquefatto deve affrontare sfide tecniche maggiori a causa delle esigenze di temperatura molto più basse, che limitano il riutilizzo delle attrezzature esistenti. Questo ha importanti implicazioni sui costi: il serbatoio di GNL da solo rappresenta circa la metà del costo dell’investimento in un terminale GNL e un serbatoio di stoccaggio di idrogeno liquefatto di nuova costruzione per sostituirlo può essere del 50% più costoso di un serbatoio di GNL. Non ci sono ancora esperienze di conversione dei terminali GNL esistenti all’ammoniaca o all’idrogeno, il che rende incerte le stime dei costi. L’incertezza sull’entità della domanda futura di idrogeno e dei suoi derivati può limitare l’adozione di nuovi terminali pronti per l’idrogeno o l’ammoniaca.

Con l’intensificarsi dell’azione politica, l’attenzione deve spostarsi sull’implementazione

I governi continuano a considerare l’idrogeno un pilastro delle loro strategie per il settore energetico: da settembre 2021 sono state adottate nove nuove strategie nazionali, portando il numero totale a 26, come si vede nel grafico di seguito.

Fonte: IEA, Global Hydrogen Review 2022.

Alcuni Paesi stanno passando al passo successivo attuando politiche concrete, con particolare attenzione al sostegno di progetti su scala commerciale per la produzione di idrogeno a basse emissioni e per le infrastrutture (ad esempio gli importanti progetti di interesse comune europeo dell’UE, l’Inflation Reduction Act degli Stati Uniti e l’iniziativa tedesca H2Global). Tuttavia, sottolinea l’IEA, non c’è ancora abbastanza attività politica per creare la domanda di idrogeno, che è fondamentale per garantire gli accordi di off-take. La mancanza di creazione della domanda può ostacolare le decisioni finali di investimento.

Raccomandazioni politiche dell’IEA per accelerare sull’idrogeno a basse emissioni

  • Passare dagli annunci all’attuazione delle politiche: l’attenzione dei governi nel definire il ruolo dell’idrogeno nelle loro strategie energetiche negli ultimi anni ha aiutato l’industria a comprendere il potenziale mercato dell’idrogeno e a sviluppare piani per incorporare l’idrogeno nei portafogli di tecnologie e progetti. Queste tecnologie sono pronte a scalare, ma il mercato dell’idrogeno è ancora nascente e la sua evoluzione futura è incerta, scoraggiando i primi a raggiungere la decisione finale di investimento. I governi devono attuare politiche per ridurre il rischio e migliorare la fattibilità economica dei progetti di idrogeno a basse emissioni, avverte l’IEA.
  • Aumentare le ambizioni di creazione della domanda nelle applicazioni chiave: nelle applicazioni esistenti dell’idrogeno, il forte aumento dei prezzi dei combustibili fossili osservato a partire dalla fine del 2021 ha colmato in modo significativo il divario di costo tra l’idrogeno a basse emissioni e quello basato sui combustibili fossili. Tuttavia, sottolinea l’IEA, le decisioni di investimento continuano a essere ostacolate dall’incertezza generale sull’andamento a lungo termine dei prezzi dell’energia. Sono necessarie politiche per creare domanda di idrogeno a basse emissioni, utilizzando strumenti come aste, mandati, quote e requisiti negli appalti pubblici. Per quanto riguarda le nuove applicazioni dell’idrogeno, tali azioni politiche dovrebbero essere integrate da sforzi di innovazione e dimostrazione, con particolare attenzione ai settori in cui l’idrogeno può sostenere la decarbonizzazione e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, come l’industria pesante, il trasporto stradale pesante e la navigazione.
  • Identificare le opportunità per l’infrastruttura dell’idrogeno e garantire che le azioni a breve termine siano in linea con i piani a lungo termine: secondo l’Agenzia, i governi e il settore privato devono esaminare le opportunità per accelerare lo sviluppo dell’infrastruttura dell’idrogeno, sia in termini di nuovi impianti che di riutilizzo dell’infrastruttura del gas naturale esistente. In quest’ultimo caso, esistono sfide tecniche, anche per quanto riguarda la riconversione dei terminali GNL. Mentre i governi affrontano oggi le esigenze energetiche immediate, è comunque importante considerare attentamente come le nuove infrastrutture legate al gas possano potenzialmente supportare il futuro sviluppo dell’idrogeno nel contesto delle ambizioni climatiche.
  • Intensificare la cooperazione internazionale per il commercio dell’idrogeno: lo sviluppo di un mercato internazionale dell’idrogeno a basse emissioni dipenderà fortemente da un’efficace cooperazione internazionale. Ci sono diverse aree in cui i governi devono lavorare insieme: lo sviluppo di uno standard per l’intensità delle emissioni della produzione e del trasporto dell’idrogeno, la definizione di regolamenti solidi e praticabili e la cooperazione sulle certificazioni per garantire l’interoperabilità ed evitare la frammentazione del mercato.
  • Rimuovere le barriere normative: infine, secondo l’IEA, la presenza di un quadro normativo chiaro e stabile deve essere bilanciata da un approccio normativo dinamico, calibrato su un regolare monitoraggio del mercato. Gli attori coinvolti in un mercato dell’idrogeno hanno bisogno di regole chiare, ma l’applicazione di principi normativi rigidi in un mercato nascente potrebbe scoraggiare gli investimenti. Il miglioramento dei processi normativi, come la concessione di licenze e permessi, può contribuire a ridurre i tempi di realizzazione dei progetti. I governi dovrebbero lavorare per aumentare l’efficienza e il coordinamento di questi processi senza compromettere gli standard ambientali e la consultazione pubblica. Questo dovrebbe valere anche per i progetti di infrastrutture abilitanti, tra cui le capacità di generazione da fonti rinnovabili e il trasporto e lo stoccaggio di CO2.