Poiché sempre più paesi perseguono strategie di decarbonizzazione profonda, l’idrogeno avrà un ruolo fondamentale da svolgere. Ciò sarà particolarmente vero laddove l’elettrificazione diretta è impegnativa e in settori più difficili da abbattere, come l’acciaio, i prodotti chimici, i trasporti a lungo raggio, la navigazione e l’aviazione. In questo contesto, l’idrogeno deve essere a basso tenore di carbonio sin dall’inizio e, in definitiva, verde (prodotto dall’elettrolisi dell’acqua utilizzando elettricità rinnovabile). Oltre alle normative e alla struttura del mercato, il costo di produzione è un importante ostacolo per l’idrogeno verde. I costi stanno diminuendo, in gran parte a causa della diminuzione dei costi delle energie rinnovabili. L’idrogeno verde, però, è ancora 2-3 volte più costoso dell’idrogeno blu (prodotto da combustibili fossili con cattura e stoccaggio del carbonio) e sono necessarie ulteriori riduzioni dei costi. Analizziamo, dunque, quali sono i costi dell’idrogeno verde.
Il costo dell’elettricità rinnovabile
La più grande componente di costo singolo per la produzione in loco di idrogeno verde è il costo dell’elettricità rinnovabile necessaria per alimentare l’elettrolizzatore. Ciò rende la produzione di idrogeno verde più costosa dell’idrogeno blu, indipendentemente dal costo dell’elettrolizzatore. Un basso costo dell’elettricità è quindi una condizione necessaria per produrre idrogeno verde competitivo. Ciò crea un’opportunità per produrre idrogeno in luoghi in tutto il mondo che dispongono di risorse rinnovabili ottimali, al fine di raggiungere la competitività.
Necessaria anche la riduzione del costo degli impianti di elettrolisi
Tuttavia, il basso costo dell’elettricità non è sufficiente per una produzione competitiva di idrogeno verde. Sono, dunque, necessarie anche riduzioni del costo degli impianti di elettrolisi. Questa è la seconda più grande componente di costo della produzione di idrogeno verde ed è il fulcro di questo rapporto, che identifica le strategie chiave per ridurre i costi di investimento per gli impianti di elettrolisi dal 40% a breve termine all’80% a lungo termine. Queste strategie vanno dal design fondamentale dello stack (più celle messe insieme) dell’elettrolizzatore a elementi più ampi a livello di sistema, tra cui:
- Progettazione e costruzione dell’elettrolizzatore: le maggiori dimensioni del modulo e l’innovazione con una maggiore produzione di stack hanno un impatto significativo sui costi. Aumentare l’impianto da 1 MW (tipico oggi) a 20 MW potrebbe ridurre i costi di oltre un terzo. Il costo, tuttavia, non è l’unico fattore che influenza le dimensioni dell’impianto, poiché ogni tecnologia ha il proprio design dello stack, che varia anche tra i produttori.
- Economie di scala: l’aumento della produzione di cataste fino alla produzione automatizzata in impianti di produzione su scala GW può ottenere una riduzione dei costi di cambiamento graduale. A velocità di produzione inferiori, la pila rappresenta circa il 45% del costo totale, ma a velocità di produzione più elevate può scendere al 30%. Per gli elettrolizzatori a membrana elettrolitica polimerica (PEM), il punto di svolta sembra essere di circa 1 000 unità (da 1 MW) all’anno. Questo aumento consente una riduzione dei costi di quasi il 50% nella produzione dello stack. Il costo dell’impianto circostante è importante quanto la pila dell’elettrolizzatore e il risparmio può essere ottenuto tramite la standardizzazione dei componenti del sistema.
L’evoluzione futura del costo dell’idrogeno verde
Secondo i dati (IRENA), fino all’85% dei costi di produzione dell’idrogeno verde può essere ridotto a lungo termine grazie a una combinazione di elettricità più economica e investimenti per l’elettrolizzatore. Importante anche una maggiore efficienza e un funzionamento ottimizzato dell’elettrolizzatore.
Nella migliore delle ipotesi, l’idrogeno verde può già essere prodotto a costi competitivi con l’idrogeno blu oggi. Questo utilizzando elettricità rinnovabile a basso costo, ovvero circa 20 USD per megawattora (MWh). Un prezzo dell’elettricità basso è essenziale per la produzione di idrogeno verde competitivo e le riduzioni dei costi degli elettrolizzatori non possono compensare i prezzi elevati dell’elettricità. Combinato con il basso costo dell’elettricità, un percorso di distribuzione aggressivo dell’elettrolizzatore può rendere l’idrogeno verde più economico di qualsiasi alternativa a basse emissioni di carbonio (cioè <1 USD / kg), prima del 2040. Se si verificherà un rapido aumento nel prossimo decennio, è previsto che l’idrogeno verde inizi a diventare competitivo con l’idrogeno blu entro il 2030. Questo avverrà in un’ampia gamma di paesi, ad es quelli con prezzi dell’elettricità di 30 USD / MWh.
Fonte (Green hydrogen cost 2020-IRENA)
