L’idrogeno in Piemonte

    Marcello Baricco (Dipartimento di Chimica e NIS, Università di Torino)

    In questo momento, la parola idrogeno è sulla bocca di tutti. Ne parlano i giornali, la televisione e tutti vogliono sapere tutto. Se si analizza il testo del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) su cui tutti siamo impegnati, la parola idrogeno compare ben 78 volte: un segno chiaro di come siano riposte in queste elemento chimico molte speranze per il futuro. Ma proviamo a fare chiarezza e a vedere come si sta muovendo la nostra regione.

    La filiera delle tecnologie all’idrogeno si compone delle seguenti fasi: 

    Produzione. Oltre il 90 % dell’idrogeno prodotto attualmente viene dallo “steam reforming” del metano (idrogeno grigio), con conseguente produzione di CO2. Sono in corso sforzi per integrare la produzione con tecnologie di cattura della CO2, al fine di non impattare sui cambiamenti climatici (idrogeno blu). Se prodotto dall’elettrolisi dell’acqua, in particolare mediante energie rinnovabili, l’idrogeno prodotto (idrogeno verde) risulta totalmente esente da CO2. Sono inoltre allo studio metodologie di produzione di idrogeno da scarti di tipo organico (bioidrogeno). 

    Logistica. Una volta prodotto, l’idrogeno deve essere opportunamente immagazzinato e distribuito secondo le specifiche esigenze. Lo stoccaggio di idrogeno può avvenire attraverso tecnologie differenti, spesso legate alle quantità immagazzinate ed alle condizioni di utilizzo. In particolare, per grosse quantità, sono allo studio sistemi di stoccaggio sotterraneo in fase gassosa (caverne, ex-miniere, etc.). Per altre applicazioni, si fa uso di idrogeno ad alta pressione (fino a 700 bar) o di idrogeno liquido criogenico. Per applicazioni particolare, si fa uso di opportuni “hydrogen carriers”, rappresentati da sostanze solide o liquide in grado di accogliere e rilasciare idrogeno in condizioni relativamente blande. La distribuzione di idrogeno avviene mediante specifiche stazioni di rifornimento.

    Trasporti, Energia ed Industria. L’idrogeno viene oggi proposto per applicazioni nel campo dei trasporti (biciclette elettriche, moto, auto, bus, camion, treni, traghetti, aerei). A fianco di alcuni prodotti commerciali già disponibili, sono in atto studi per l’ottimizzazione dell’utilizzo di questo vettore energetico per la mobilità elettrica. Un secondo utilizzo dell’idrogeno è nel campo dell’immagazzinamento delle energie rinnovabili, che essendo intrinsecamente variabili, necessitano di opportune metodologie di immagazzinamento. Da ultimo, l’idrogeno viene proposto come componente essenziale per la decarbonizzazione di alcuni processi industriali (p.es. acciaierie, vetrerie).

    Accettazione sociale ed economica. Tutte le nuove tecnologie hanno bisogno di innovazione scientifica ma almeno altrettanto importante è la accettabilità sociale e dalla sostenibilità economica. Sono in corso specifiche azioni volte alla comunicazione all’utenza degli aspetti legati alla sicurezza delle tecnologie all’idrogeno. Gli aspetti economici, legati in gran parte ai costi di produzione, sono oggetto di attenzione da parte delle grandi aziende coinvolte e degli organismi istituzionali.

    In realtà, in  Piemonte, si “respira” idrogeno già da molti anni e i primi tentativi di implementazione su scala industriale delle tecnologie basate sull’idrogeno risalgono ai primi anni 2000.

    La Fiat sperimentò in quegli anni le sue prime auto alimentate a celle a combustibile. Negli anni 2001-2003, viene collaudata la Fiat Seicento Hydrogen,

     

    nelle due versioni H2 Fuel Cell e H2 Down Town, primo prototipo di vettura elettrica con alimentazione a idrogeno. Si trattava in realtà di un sistema ibrido, che utilizzava in modo significativo il contributo di un pacco batterie per l’alimentazione. Facendo tesoro dei primi risultati, viene poco dopo presentata la Fiat Panda Hydrogen

    uno dei primi prototipi di automobile ad emissioni zero, realizzato dalla casa torinese nel 2005, con il sostegno dei Ministeri della Ricerca e dell'Ambiente. Lo sviluppo di questo modello avvenne all'interno del progetto "Zero Regio", finanziato dal VI Programma Quadro della Commissione Europea. L’auto appariva come una Panda 4x4 di normale produzione e come tale si presentava esteticamente. A differenza del modello di serie, il prototipo era mosso da un motore elettrico alimentato dalla corrente prodotta da celle a combustibile di tipo PEM. L'idrogeno veniva immagazzinato in fase gassosa in un serbatoio posto nella parte posteriore del veicolo, mentre l'aria veniva insufflata da un compressore situato nel vano motore. L'energia elettrica prodotta dalle celle a combustibile veniva inviata all'apparato elettronico di potenza che la trasmetteva ad un motore elettrico a corrente alternata a induzione con una potenza massima di 50 kW, mentre l'acqua prodotta veniva espulsa da un tubo di scarico. L’esperienza permise di dimostrare sul territorio la fattibilità della mobilità idrogeno, acquisendo i primi dati prestazionali su un’auto di piccola taglia.

    All’interno dell’euforia delle Olimpiadi Torino 2006, anche l’idrogeno ha trovato il suo spazio. Nasce in quegli anni il “Sistema Piemonte Idrogeno”, sostenuto dalla Regione Piemonte attraverso l’Environment Park, da poco realizzato a Torino presso la dismessa area industriale delle acciaierie Fiat. In Envipark si costituisce l’HysyLab, il primo laboratorio piemontese dotato di tutte le strumentazioni per la caratterizzazione dei vari componenti della filiera idrogeno. Si andava dalla produzione mediante elettrolizzatori, all’immagazzinamento in varie forme, fino al test di celle a combustibile. Per le Olimpiadi, si decide di produrre un prototipo di piccolo motociclo alimentato ad idrogeno, chiamato HysyRider. Lo scooter era alimentato da una cella a combustibile PEM da 300 W, con un’autonomia di circa due ore ed una velocità massima di 22 km/h. Il serbatoio conteneva circa 200 Nlitri  di idrogeno, immagazzinato mediante l’uso di idruri metallici, che permettono una ottimizzazione del volume occupato, pur mantenendo la pressione del gas ben al di sotto dei 50 bar.

    A questi sviluppi tecnologici fanno seguito le prime scelte di tipo istituzionale. La Regione  Piemonte si inserisce nelle istituzioni europee, grazie alla spinta di Angelo Benedetti, funzionario dell'Assessorato all'Ambiente. I due atenei della città, l’Università degli Studi di Torino ed il Politecnico di Torino, entrano a far parte della prima piattaforma europea per l’idrogeno, la European Joint Technology Initiative (JTI) on Hydrogen and Fuel Cells, nell’ambito del programma quadro FP7. Nello stesso momento, la Regione Piemonte entra a far parte del gruppo delle regioni europee maggiormente attive sulle tecnologie basate sull’idrogeno. Per questa ragione, nella definizione dei Poli di Innovazione Regionali, si decide di costituire POLIGHT “Idrogeno ed Edilizia Sostenibile”, coordinato da Envipark. È la prima occasione in cui aziende, centri di ricerca ed istituzioni politiche lavorano insieme per sviluppare una competenza sulle tematiche legate all’idrogeno. Nascono molti progetti, distribuiti su tutta la filiera, che portano in molti casi allo sviluppo di dimostratori. A titolo di esempio, si può citare il progetto HysyVision, finalizzato allo sviluppo di materiali innovativi per immagazzinamento di idrogeno.

    Ormai il dado è tratto e, con molte attività e progetti, le tecnologie basate sull’idrogeno trovano sviluppo in Piemonte. A livello europeo, il programma H2020 dà origine alla Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), che, con il programma Horizon Europe, diventa la Clean Hydrogen Parnership. In tutti questi anni, la regione Piemonte è stata ben presente, attraverso i suoi atenei e con aziende, soprattutto PMI, attive sulla filiera idrogeno. Dal 2009 i centri di ricerca e le imprese del sistema piemontese partecipano ai programmi di ricerca europei. Da una analisi svolta da Envipark, il Piemonte rappresenta il 26% dei soggetti italiani partecipanti, è presente nel 33% dei progetti italiani e ha beneficiato del 18% dei fondi allocati a soggetti Italiani. Questi dati confermano la qualità del sistema territoriale in questo settore su scala europea.

    A livello italiano,  è nata l’Associazione Italiana Idrogeno e Celle a Combustibile (H2IT), un'associazione autonoma volta a promuovere il progresso delle conoscenze e lo studio delle discipline attinenti alle tecnologie ed i sistemi per la produzione e l'utilizzazione dell'idrogeno.

     

    A livello regionale, POLIGHT diventa il Polo CLEVER (Cleantech & Energy innoVation clustER), uno dei 7 Poli di Innovazione della Regione Piemonte e che opera nell’ambito Energy and Clean Technologies. Sempre coordinato da Envipark, il Polo sostiene oggi, con progetti ed iniziative varie, lo sviluppo della filiera delle tecnologie basate sull’idrogeno.

    Arriviamo ai giorni nostri e l’idrogeno diventa la passione del momento. Le aziende attive sul tema da anni vedono nuove opportunità e rafforzano il loro impegno. Altre aziende, prima un po’ scettiche, decidono di cominciare ad interessarsi. Anche a livello nazionale viene riconosciuta l’esperienza della regione Piemonte su questo tema, e molte aziende di altre regioni si interessano alle nostre attività. In una prima fase del PNRR, nel 2021, si pensava alla costituzione di un Centro Nazionale di Alta Tecnologia per l'Idrogeno, per cui la Regione Piemonte ha sottoposto una candidatura. Si è partiti dalle esperienze degli anni passati, sviluppando una proposta che permettesse di valorizzare le competenze di ricerca ed innovazione degli Atenei e Centri di Ricerca, mettendole a disposizione del tessuto industriale locale e nazionale. In quella occasione, molte aziende e centri di ricerca hanno confermato l’interesse e la disponibilità a collaborare. A titolo di esempio, si possono citare Iveco-FPT Industrial, Alstom, Punch Italia, Dolomitech, Spesso Gasket, Iren, Acea Pinerolese, Snam, Hysytech, Tecnodelta, Giacomini, Esseco, Consorzio Monviso Agroenergia, Smat, Asja Ambiente e certamente molte altre.

    Ma ora siamo nel pieno delle attività del PNRR, con molti progetti sottoposti e con le prime attività in fase di realizzazione. Nell’ambito del Centro Nazionale Mobilità Sostenibile, i due atenei piemontesi sono impegnati nello sviluppo delle tecnologie basate sull’idrogeno nell’ambito della mobilità. Ma per rafforzare lo sviluppo di queste tecnologie, la Regione ha definito la Strategia Regionale per l'Idrogeno del Piemonte. Oggetto di consultazione pubblica, è stata ufficialmente approvata il 1° luglio tramite il Decreto della Giunta Regionale 12-5285. Il documento è articolato in 4 aree di intervento: diversificazione produttiva, ricerca, sviluppo e innovazione; mobilità e trasporti; produzione, distribuzione e uso energetico dell’idrogeno; aree trasversali. La governance e l’attuazione della Strategia saranno affidate a un apposito ‘Team Idrogeno’, che proseguirà anche nel dialogo con gli stakeholders del sistema regionale, che ha caratterizzato la fase di definizione della strategia. Per dare concretezza a questa strategia, la Regione Piemonte ha proposto il Progetto bandiera per l’Hydrogen Valley, che è stato approvato dal Governo. Si inizierà dalla riconversione di aree industriali dismesse da utilizzare per la produzione di idrogeno. Il protocollo punta a creare un coordinamento per lavorare in sinergia, valorizzando le specializzazioni delle cinque Regioni capofila (Piemonte, Puglia, Friuli Venezia Giulia, Umbria e Basilicata), che potranno essere messe a servizio dell’intero Paese come esempi da seguire. In questo ambito il Piemonte intende valorizzare la propria eccellenza nei settori della mobilità sostenibile pubblica e privata e della ricerca e sviluppo di modelli produttivi innovativi sostenibili.

    In conclusione, si può affermare che oggi sono presenti in Piemonte laboratori e aziende che operano lungo tutta la filiera dell’idrogeno, dalla produzione sino alla modellazione e realizzazione di prototipi e dimostratori, in grado di accompagnare tutte le fasi di sviluppo di soluzioni per il mercato. Starà a noi, ma soprattutto alle nuove generazioni, dare corpo a questi obbiettivi, per vedere realizzate nel territorio regionale applicazioni reali delle tecnologie basate sull’idrogeno, vettore energetico fondamentale per la transizione ecologica.

     

     

     

     

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