Idrogeno: il memorizzatore di energia

Usando un po' di immaginazione ci può capitare di pensare, quando leggiamo le faq di un sito web, ovvero le domande poste più frequentemente dai consumatori su un prodotto o servizio a cui le aziende danno risposte chiare ed esaustive, di essere nello studio televisivo di programma a quiz. A volte questa risulta essere l'area più interessante e soprattutto la più utile di un sito, soprattutto quando si è alla ricerca di informazioni precise, approfondimenti o quando il dubbio e l'incertezza ci impediscono di prendere una qualche decisione in merito ad un prodotto o servizio. Sicuramente quanto si riesce a scoprire grazie a queste domande e risposte pre-impostate è d'aiuto per chiarirsi le idee su argomenti specifici.

Proviamo a spiegare con questa tecnica perché l'idrogeno è definito memorizzatore di energia e perché sta assumendo sempre più importanza come fonte di energia primaria anche se non lo è.

COSA È L'IDROGENO?

 L'idrogeno è il primo elemento chimico della tavola periodica degli elementi, ha come simbolo H e come numero atomico 1. 

(L'idrogeno sulla tavola degli elementi, dettaglio)

È un gas incolore, inodore, altamente infiammabile ed è l'elemento più leggero e più abbondante di tutto l'universo osservabile. È quasi 15 volte più leggero dell'aria, <>.

DOVE SI TROVA?

L'idrogeno è l'elemento più abbondante dell'universo, basti pensare che i pianeti di Giove e Saturno sono composti da circa l'80 % di idrogeno, il Sole dal 90%.

Sulla Terra, invece, solo l'1 % dei gas è idrogeno e sul nostro pianeta la sua  fonte più comune è l'acqua, che è composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno (H?O- 11,19%). Si trova anche nella maggior parte della materia organica (che comprende tutte le forme di vita conosciute), i combustibili fossili e il gas naturale. 

È UNA FONTE DI ENERGIA PRIMARIA?

L'idrogeno non si può considerare una fonte di energia primaria, perché per poter essere utilizzato come tale, deve essere estratto o dall'acqua  con l'elettrolisi, o da combustibili fossili con vari processi termochimici, o da biomasse. Questi procedimenti di estrazione comportano un consumo di energia, per questo l'idrogeno è considerato un "vettore" o un "accumulatore" o, per meglio dire un "memorizzatore" di energia.

COME SI OTTIENE?

Per produrre l'idrogeno ci sono diversi composti di partenza, partiamo ad esempio da combustibili fossili, questi reagiscono con vapore ad alta temperatura producendo un gas che contiene idrogeno, ma anche altri gas principalmente anidride carbonica, quindi questa va eliminata per ottenere solo l'idrogeno. 

La produzione mondiale annua di idrogeno è di 500 miliardi di Nm3 , equivalenti a 44 milioni di tonnellate. Questi sono ottenuti per il:

• 60% dal processo chimico di reforming degli idrocarburi leggeri, principalmente il metano 
• 30% dal cracking di idrocarburi più pesanti (petrolio) 
• 7% dalla gassificazione del carbone
• 3% per elettrolisi

E non è tutto perché il gas è oggetto di ricerca continua e costante con interessanti risultati. Infatti risale a qualche tempo fa la notizia che alcuni scienziato hanno scoperto un'altra fonte per la produzione di idrogeno: le alghe che sono in grado di produrre questa sostanza utilizzando la luce del sole.

(Ciclo e modalità di impiego dell'idrogeno come fonte di energia)

COME VIENE DISTRIBUITO?

Come combustibile può essere distribuito tramite gasdotti, camion bombolai, cisterne o navi.

COSA È L'ACCUMULO?

È il passaggio di trasformazione che l'idrogeno deve seguire prima di poter essere utilizzato da solo o in combinazione con altri elementi. L'accumulo può avvenire solo ad una pressione molto alta oppure si può raffreddare a temperature molto più basse dello zero per farlo diventare liquido e quindi molto più denso, ma anche molto costoso ed ha poche applicazioni, ad esempio i motori a razzo delle navicelle spaziali.

A COSA SERVE?

L'idrogeno è un elemento versatile che può essere utilizzato per produrre altri composti chimici, quali l'ammoniaca, il metanolo o la benzina, per il trattamento dei metalli ed anche per produrre energia. Più comunemente, combinato con altri elementi, sotto forma di gas di città, è servito per cucinare, mentre produce energia se utilizzato con le celle a combustibile, uno strumento simile ad una batteria, dove si ha la trasformazione diretta dell'energia chimica contenuta nel gas in energia elettrica senza emissioni dannose e senza esaurirsi finché viene alimentata con l'idrogeno.

È SICURO?  

L'idrogeno come tutti gli altri combustibili, ha un elevato contenuto energetico e deve essere maneggiato con le dovute precauzioni, per risultare sicuro. All'aperto non ci sono problemi, ma all'interno di una stanza chiusa bisogna stare molto attenti, perché se si accumula potrebbe esplodere. Ed è proprio la poca conoscenza di questo gas che ha portato a norme particolarmente restrittive per il suo utilizzo.

IDROGENO ENERGIA DEL FUTURO?

Se si tiene conto che l'aumento del numero della popolazione mondiale richiede un sempre maggiore approvvigionamento energetico, con un rischio di cambiamenti climatici inimmaginabili, è  naturale pensare che sia necessario individuare un vettore energetico in grado di evitare questo tipo di problematiche: e l'idrogeno presenta tutte le caratteristiche per farlo.

Infatti l'idrogeno:

• può essere prodotto sia da fonti fossili, da fonti rinnovabili e da fonte nucleare
• è un gas che brucia nell'aria: idrogeno + ossigeno= calore
• può essere distribuito in rete in modo abbastanza agevole grazie alle nuove tecnologie di trasporto e stoccaggio
• può essere impiegato in diverse applicazioni (produzione di energia centralizzata o distribuita, generazione di calore, trazione) con un impatto a livello locale quasi nullo

CI SONO LE INFRASTRUTTURE PER FARLO?

Sicuramente dovranno essere fatti investimenti non solo per potenziare il numero di infrastrutture per l'estrazione dell'idrogeno, ma soprattutto per rendere il suo impiego più economico e sicuro in ogni fase, dall'estrazione all'utilizzo finale. Attenzione dovrà anche essere dedicata alla creazione di sistemi di trasporto e reti distributive ad hoc.

I VEICOLI A IDROGENO, FANTASCIENZA O REALTÀ?

I veicoli a idrogeno sono starai pensati per contribuire alla riduzione di CO? nell'atmosfera e possono essere suddivisi in due categorie: con motori a combustione interna e con celle a combustibile , questi ultimi avrebbero un impatto ambientale quasi nullo.

(Raffigurazione dell'assenza di inquinamento di queste vetture)

Ci sono però diversi problemi, sia tecnici che di carattere economico, che devono essere risolti prima che si verifichi l'inserimento e la diffusione di queste macchine sul mercato.