Decarbonizzazione nei settori hard-to-abate: analisi tecnico-economica del potenziale di utilizzo dell'idrogeno nell’industria siderurgica

L’idrogeno è un vettore energetico che può avere un ruolo chiave per le sfide riguardanti il cambiamento climatico. Pur riscontrando delle criticità legate alle sue caratteristiche chimico-fisiche e agli ancora troppo elevati costi di produzione, l’idrogeno può rappresentare un mezzo fondamentale per la transizione energetica e per la decarbonizzazione di quei settori industriali energivori difficili da elettrificare. Con il presente elaborato si vuole fornire una panoramica del potenziale di utilizzo dell’idrogeno nei settori Hard-to-Abate, per poi concentrarsi sulla fattibilità tecnica ed economica di uno specifico intervento di decarbonizzazione parziale dei processi di produzione dell’acciaio. L’obiettivo dell’intervento è quello di utilizzare idrogeno verde, prodotto mediante elettrolisi a partire da fonti rinnovabili, in sostituzione del metano usufruendo, dove possibile, degli incentivi del PNRR. In collaborazione con l’ESCo del gruppo Alperia Green Future viene creato il modello di un’industria siderurgica di piccola-media taglia che produce acciaio mediante ciclo rottame. Si vanno ad individuare volumi, consumi e costi di gas naturale nel processo di produzione e si propone una sostituzione del 10%, 20% e 50% con l’equivalente termico di idrogeno integrando sistemi di elettrolisi, compressione, stoccaggio e produzione dell’energia elettrica ipotizzando diversi scenari di funzionamento. Per la miscela con il maggior potenziale di applicazione, ovvero quella contenente il 20 % di idrogeno, i vari scenari riportano dei valori di Levelized Cost of Hydrogen che variano da un minimo di 1,98 €/kg_H2 per lo scenario F in cui l’energia elettrica per la produzione dell’idrogeno viene acquistata dalla rete e il cui costo è sensibilmente ridotto grazie al servizio di interrompibilità istantanea, ad un massimo di 13,63 €/kg_H2 per il caso in cui si sfrutti la corrente internamente generata da un impianto fotovoltaico che comprende un sistema di compressione e stoccaggio di 7 giorni. Pur sfruttando gli incentivi del PNRR, in nessun scenario l’investimento di decarbonizzazione proposto risulta economicamente conveniente. Tuttavia, un’ulteriore diminuzione del prezzo dell’energia, pensata ad hoc per questo tipi impianti, associata ad una significativa riduzione del capex degli elettrolizzatori può rivelarsi la strategia vincente per abbattere le emissioni nei settori Hard-to-Abate.