Idrogeno, il potenziale di un vettore energetico

Operaio co ipad in mano in impianto di idrogeno

Il ruolo dell’idrogeno nel mix energetico

L’idrogeno potrebbe contribuire in modo significativo alla decarbonizzazione. Per esprimere tutte le potenzialità di questo prezioso vettore energetico applichiamo tecnologie produttive complementari e non concorrenti tra di loro, secondo il principio di neutralità tecnologica. Una efficace strategia deve riconoscere il contributo alla decarbonizzazione che possono dare tutte le forme di idrogeno low-carbon.

Cos’è l’idrogeno?

L’idrogeno è un vettore energetico che può immagazzinare e fornire grandi quantità di energia per unità di massa senza generare emissioni di CO₂ durante la combustione. È l’elemento più semplice e più abbondante del Pianeta e del Sistema Solare, ma è raramente disponibile allo stato libero e molecolare (H2), perché presente in combinazione con altri elementi chimici, per esempio acqua (H20) e idrocarburi (CH4). In ambito industriale si definisce idrogeno “grigio” quello ottenuto dal metano (la forma di produzione in assoluto più diffusa al mondo), idrogeno “blu” quello prodotto dal metano, ma con la cattura della CO2 emessa nel processo e idrogeno “verde” quello ottenuto dall’acqua tramite elettrolisi alimentata da fonti rinnovabili.  
Numeri in evidenza

Alcuni dati sulla produzione di idrogeno a livello mondiale e sulla nostra ricerca in questo ambito.

>98%
idrogeno

prodotto oggi nel mondo è da fonti fossili (idrogeno grigio)


6%
frazione

di gas naturale utilizzata nel mondo per produrre idrogeno


142
MJ

energia producibile con 1 kg di idrogeno


14 mln
euro

investimenti Eni per la ricerca e sviluppo sull’idrogeno (2022)


>98%
idrogeno

prodotto oggi nel mondo è da fonti fossili (idrogeno grigio)

6%
frazione

di gas naturale utilizzata nel mondo per produrre idrogeno

142
MJ

energia producibile con 1 kg di idrogeno

14 mln
euro

investimenti Eni per la ricerca e sviluppo sull’idrogeno (2022)

Espandi

Eni è il più grande produttore e consumatore di idrogeno in Italia, ma dobbiamo lavorare per riuscire a creare un sistema che permetta investimenti e sviluppo, che porti alla creazione di un vero e proprio mercato dell’idrogeno.

 

Claudio Descalzi Amministratore Delegato

Le nostre attività nell’idrogeno

Siamo uno dei maggiori produttori e consumatori in Italia di idrogeno. A oggi, l’elemento è utilizzato principalmente come feedstock nei tradizionali processi di raffinazione oltre che nelle bioraffinerie a Venezia e Gela per la produzione di biocarburanti HVO, ovvero gli oli vegetali idrotrattati ideali per la mobilità sostenibile

L’idrogeno in raffineria e bioraffineria viene utilizzato direttamente nei processi produttivi e prodotto principalmente attraverso una tecnologia a oggi consolidata nell’industria, che è lo Steam Methane Reforming (SMR). L’idrogeno low-carbon e cioè blu o verde, inoltre, rappresenta una soluzione alla decarbonizzazione di settori industriali altamente energivori e con emissioni di processo difficili da abbattere (i cosiddetti hard-to-abate), laddove l’elettrificazione non rappresenta un’opzione attualmente percorribile o risolutiva. 

I nostri progetti sull’idrogeno

I processi e le tecnologie che stiamo sviluppando per produrre e utilizzare questo vettore energetico.

Sistemi di Cattura e Stoccaggio della CO₂

Stiamo lavorando per arrivare a produrre idrogeno blu e cioè attraverso impianti di Steam Reforming del gas naturale abbinati alla cattura della CO2 generata dal processo produttivo. In questo modo, vogliamo ridurre l’impatto carbonico dell’idrogeno utilizzato come feedstock dei nostri impianti, anche in un’ottica di progressiva decarbonizzazione dei nostri prodotti energetici. L’obiettivo della Cattura e Stoccaggio della CO2 (Carbon Capture and Storage – CCS) infatti è quello in primis di abbattere le emissioni di CO2 dell’industria pesante (raffinazione, siderurgia, vetro, chimica, cementifici, eccetera), favorendo al contempo anche lo sviluppo di una filiera dell’energia blu (idrogeno blu ed energia termoelettrica blu, prodotta da centrali a gas con cattura della CO2). In Italia esiste l’opportunità unica di produrre idrogeno blu nell’area di Ravenna, grazie alla realizzazione del progetto “Ravenna CCS” che, sfruttando la combinazione di giacimenti di gas offshore esauriti con infrastrutture ancora in funzione, fornirà un sito di stoccaggio sicuro della CO2 emessa dalle attività industriali dell’area, tra cui anche quelle per la produzione di idrogeno.

kGas

Stiamo sviluppando kGas, una tecnologia che serve a convertire il gas naturale in gas di sintesi, ovvero quella miscela di idrogeno e monossido di carbonio che costituisce una preziosa fonte di H₂ attraverso l’ossidazione parziale catalitica del gas naturale. Oltre a essere un sistema più efficiente sul fronte energetico rispetto a quelli disponibili in commercio, kGas è in grado di produrre gas di sintesi e idrogeno con una forte riduzione delle emissioni di CO₂ utilizzando eventualmente il biometano come materia prima. Questo processo potrebbe candidarsi a diventare la tecnologia di elezione per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO₂ con maggiore efficienza.

Waste to Hydrogen

Nella raffineria di Venezia stiamo valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su una innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili, ovvero Plasmix 1 e CSS 2, rifiuti che attualmente sono utilizzati in termovalorizzatori o inviati alle discariche. Questo processo consente la produzione di H sostenibile in sinergia con gli impianti di raffinazione, contribuendo a ridurre le emissioni legate al trattamento convenzionale dei rifiuti e alla produzione convenzionale di idrogeno. Con un sistema di gassificazione in loco per la produzione di idrogeno si raggiunge un risparmio del 90% nelle emissioni di gas serra rispetto alla produzione di idrogeno da steam reforming. Il calcolo del GHG saving è realizzato su base LCA (analisi del ciclo di vita) e tiene conto delle emissioni evitate utilizzando i rifiuti come feedstock del progetto Waste to Hydrogen invece che come feedstock di un termovalorizzatore convenzionale.

1) Plasmix: scarto della selezione della raccolta differenziata della plastica

2) CSS: combustibile solido secondario, frazione derivante dalla selezione della raccolta indifferenziata negli impianti di trattamento meccanico biologico

I nostri progetti sull’idrogeno

I processi e le tecnologie che stiamo sviluppando per produrre e utilizzare questo vettore energetico.

Sistemi di Cattura e Stoccaggio della CO₂

Stiamo lavorando per arrivare a produrre idrogeno blu e cioè attraverso impianti di Steam Reforming del gas naturale abbinati alla cattura della CO2 generata dal processo produttivo. In questo modo, vogliamo ridurre l’impatto carbonico dell’idrogeno utilizzato come feedstock dei nostri impianti, anche in un’ottica di progressiva decarbonizzazione dei nostri prodotti energetici. L’obiettivo della Cattura e Stoccaggio della CO2 (Carbon Capture and Storage – CCS) infatti è quello in primis di abbattere le emissioni di CO2 dell’industria pesante (raffinazione, siderurgia, vetro, chimica, cementifici, eccetera), favorendo al contempo anche lo sviluppo di una filiera dell’energia blu (idrogeno blu ed energia termoelettrica blu, prodotta da centrali a gas con cattura della CO2). In Italia esiste l’opportunità unica di produrre idrogeno blu nell’area di Ravenna, grazie alla realizzazione del progetto “Ravenna CCS” che, sfruttando la combinazione di giacimenti di gas offshore esauriti con infrastrutture ancora in funzione, fornirà un sito di stoccaggio sicuro della CO2 emessa dalle attività industriali dell’area, tra cui anche quelle per la produzione di idrogeno.

kGas

Stiamo sviluppando kGas, una tecnologia che serve a convertire il gas naturale in gas di sintesi, ovvero quella miscela di idrogeno e monossido di carbonio che costituisce una preziosa fonte di H₂ attraverso l’ossidazione parziale catalitica del gas naturale. Oltre a essere un sistema più efficiente sul fronte energetico rispetto a quelli disponibili in commercio, kGas è in grado di produrre gas di sintesi e idrogeno con una forte riduzione delle emissioni di CO₂ utilizzando eventualmente il biometano come materia prima. Questo processo potrebbe candidarsi a diventare la tecnologia di elezione per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO₂ con maggiore efficienza.

Waste to Hydrogen

Nella raffineria di Venezia stiamo valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su una innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili, ovvero Plasmix 1 e CSS 2, rifiuti che attualmente sono utilizzati in termovalorizzatori o inviati alle discariche. Questo processo consente la produzione di H sostenibile in sinergia con gli impianti di raffinazione, contribuendo a ridurre le emissioni legate al trattamento convenzionale dei rifiuti e alla produzione convenzionale di idrogeno. Con un sistema di gassificazione in loco per la produzione di idrogeno si raggiunge un risparmio del 90% nelle emissioni di gas serra rispetto alla produzione di idrogeno da steam reforming. Il calcolo del GHG saving è realizzato su base LCA (analisi del ciclo di vita) e tiene conto delle emissioni evitate utilizzando i rifiuti come feedstock del progetto Waste to Hydrogen invece che come feedstock di un termovalorizzatore convenzionale.

1) Plasmix: scarto della selezione della raccolta differenziata della plastica

2) CSS: combustibile solido secondario, frazione derivante dalla selezione della raccolta indifferenziata negli impianti di trattamento meccanico biologico

Hydrogen JRP: una piattaforma per lo sviluppo delle tecnologie legate all’idrogeno

Per dare impulso alla creazione di una filiera idrogeno in Italia, abbiamo creato insieme alla Fondazione Politecnico di Milano e il Politecnico di Milano, Edison e Snam la piattaforma di ricerca congiunta Hydrogen Joint Research Platform (Hydrogen JRP), dedicata allo sviluppo delle tecnologie legate all’idrogeno. I principali ambiti identificati sono:

●       produzione dell’idrogeno pulito (verde e “low carbon”)

●       soluzioni per il suo trasporto e relativi sistemi di accumulo avanzati

●       impieghi innovativi di tipo elettrochimico e termico in applicazioni residenziali, industriali e di trasporto

●       sviluppo di best practice per la progettazione e realizzazione delle infrastrutture per il trasporto e lo stoccaggio dell’idrogeno.

Un valore per mobilità ed elettricità

L'idrogeno è una promettente opzione per la mobilità sostenibile a medio termine, in particolare per i settori dei trasporti difficili da decarbonizzare, come il trasporto stradale pesante e a lungo raggio. Nel lungo termine, potrebbe anche trovare impiego nel settore della mobilità marittima. Tuttavia, lo sviluppo dei trasporti basato sull'idrogeno in Europa è limitato dagli elevati costi di produzione e distribuzione, oltre alla mancanza di infrastrutture adeguate. Per superare queste sfide, abbiamo realizzato una stazione di rifornimento di idrogeno a Mestre e una seconda a San Donato Milanese, dove l'idrogeno sarà prodotto in loco mediante un elettrolizzatore.

Inoltre, Eni sta sviluppando competenze nel campo della combustione di miscele di idrogeno e gas naturale nelle turbine a gas esistenti. Questa tecnologia mira ad aumentare la percentuale di idrogeno utilizzata per alimentare le turbine a gas Enipower, consentendo così la generazione di elettricità a basso contenuto di carbonio.



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