Analisi e competitività dell'idrogeno come sistema di accumulo energetico

L’idrogeno è l’elemento più diffuso di tutto l’universo e in ambito energetico è diventato negli ultimi tempi un tema di gran importanza e di cui discutere. Questo è dovuto alla sua capacità di immagazzinare l’eccesso di energia rispetto alla richiesta, potendo essere trattato quindi come sistema di accumulo. Inoltre, potrebbe fornire anche una soluzione poco impattante sulle condizioni ambientali, sia dal punto di vista locale che globale. Tuttavia, l’utilizzo dell’idrogeno presenta alcune difficoltà di carattere tecnico ed economico e per questo motivo non vi sono ancora utilizzi su larga scala. Lo scopo di questa tesi è quindi quello di determinare quali sono i limiti tecnici, energetici ed economici alla diffusione dell’idrogeno e del suo sistema di accumulo, e per questo è importante individuare sia i suoi vantaggi che i suoi svantaggi. Per svolgere ciò sarà importante analizzare le principali tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno, ma anche quelle di produzione, di trasporto e le applicazioni finali. Successivamente saranno da confrontare parametri tra i vari metodi per lo stoccaggio dell’idrogeno e gli altri sistemi per l’accumulo di energia. In particolare, si confronteranno con uno specifico interesse la densità energetica ed i costi. I risultati proveranno che l’idrogeno richiede volumi molto grandi (in condizioni ambientali sarebbe necessario un volume 3000-3500 volte più grande della benzina per avere il suo stesso contenuto energetico), e quindi ad oggi comprimere o liquefare l’idrogeno a -253°C risultano le soluzioni più sviluppate, anche per il trasporto dello stesso. Fino a 200 km conviene comprimere l’idrogeno fino a un massimo di 700 bar, ma per un trasporto maggiore conviene liquefarlo. Inoltre, i costi sono considerevoli, in maniera particolare se l’idrogeno viene generato tramite l’elettrolisi dell’acqua, poiché in tale condizione il costo di produzione è di 4 $/kg, quando dal metano invece il costo si limita a 1.28 $/kg. Nonostante ciò, l’idrogeno risponde sempre bene alle variazioni della domanda di carico e può essere anche venduto e trasportato al fine di distribuire energia proveniente da rinnovabile, ma il suo immagazzinamento presenta tuttavia un’efficienza tra il 20 e il 50%, che è molto bassa. Può avere anche delle buone applicazioni nel settore dei trasporti, sfruttando celle a combustibile o motori termici. Quest’ultimi, tuttavia, sono ancora in fase di studio e presentano alcuni limiti.