Un articolo illuminante di Epoch Times tedesco, su “la Scienzah UE”
Si pretende che l’idrogeno darà un contributo significativo alla decarbonizzazione dell’approvvigionamento energetico, non solo come deposito di elettricità verde, ma anche come materia prima nell’industria chimica e come combustibile. Per il volume previsto dall’UE, gli impianti di produzione dovrebbero funzionare 35 ore al giorno, ovvero 24 ore su 24, 530 giorni all’anno.
, 1 agosto 2024
L’8 luglio 2020, la Commissione Europea ha condiviso i suoi piani per la strategia europea sull’idrogeno con il suo documento sulla strategia dell’UE per l’idrogeno . Entro il 2030, dieci milioni di tonnellate di idrogeno “verde” dovrebbero essere prodotti utilizzando elettrolizzatori che dovrebbero avere un consumo di energia elettrica di almeno 40 gigawatt (GW).
In un rapporto datato 17 giugno 2024, quasi quattro anni dopo, la Corte dei conti europea ha annunciato: “[L]’UE difficilmente riuscirà a raggiungere i suoi obiettivi 2030 per la produzione e l’importazione di idrogeno rinnovabile”. tempo, la Corte dei conti ha avvertito che “gli obiettivi dell’UE dovrebbero essere sottoposti a una verifica della realtà” e inoltre:
“Dobbiamo garantire che questi obiettivi possano essere raggiunti e che le decisioni strategiche su come procedere non compromettano la competitività delle industrie chiave o creino nuove dipendenze”.
La politica fallisce a causa della fisica
Le argomentazioni della Corte dei conti europea troveranno sicuramente applicazione nei settori della politica e dell’economia. Tuttavia: il raggiungimento degli obiettivi è impossibile solo per banali ragioni fisiche, se si seguono i “numeri” tecnici della Commissione UE:
Dieci milioni di tonnellate di idrogeno contengono un’energia di 333 terawattora (TWh). L’idrogeno viene prodotto utilizzando elettrolizzatori alimentati elettricamente. Se gestiti in modo economico, questi hanno un rendimento del 65%. Ciò richiede quindi un consumo annuo di energia da elettricità “verde” di circa 510 TWh (333 TWh: 0,65 = 512 TWh) con un consumo energetico di 40 GW.
In fisica, l’energia è uguale a potenza per tempo e riorganizzandolo, il tempo è uguale a energia per potenza. Gli elettrolizzatori hanno quindi impiegato 12.800 ore (512 TWh: 40 GW = 12.800 h) per produrre la quantità di idrogeno desiderata. Tuttavia, l’esperienza dimostra che un anno standard conta solo 8.760 ore. Gli elettrolizzatori dovrebbero quindi produrre idrogeno per 35 ore su 24, giorno e notte.
Per una migliore valutazione: l’ Agenzia federale delle reti ipotizza per l’anno 2045 che gli elettrolizzatori in Germania potrebbero forse funzionare con 3.000 ore a pieno carico all’anno, il che corrisponderebbe a un tempo di funzionamento medio di circa otto ore al giorno. Altrove, la stessa Commissione UE ipotizza 3.700 ore all’anno, che corrispondono a ben dieci ore al giorno.
Anche se in futuro gli elettrolizzatori funzionassero otto o dieci ore al giorno, l’anno dell’idrogeno nell’UE dovrebbe durare da 1.300 a 1.600 giorni.
Errori o enfasi sbagliata
Sul motivo di questo evidente errore si può solo speculare. La Commissione UE potrebbe aver dimenticato di prendere in considerazione l’efficienza degli elettrolizzatori. Se però si assumesse un’efficienza surreale del 100%, gli elettrolizzatori dovrebbero comunque funzionare continuamente per 8.325 ore a pieno carico (333 TWh: 40 GW = 8.325 h) all’anno. Quindi dovresti produrre idrogeno giorno e notte per il 95% di un anno. Un altro valore utopico. Altra spiegazione: qualcuno ha sbagliato a scrivere. In entrambi i casi, però, a quanto pare nessuno si è accorto dell’errore e tutti hanno agito di conseguenza.
La terza possibile spiegazione: per una capacità di elettrolisi di “almeno 40 GW”, l’accento è posto su almeno. Il documento dell’UE afferma inoltre che l’industria sta perseguendo “l’obiettivo ambizioso” di 80 GW. Sotto ipotesi realistiche, anche questo non è sufficiente. Con un rendimento del 65% e 3.000 ore a pieno carico all’anno, la produzione della quantità desiderata di idrogeno richiede un consumo energetico di 170 gigawatt (512 TWh: 3.000 h = 170,67 GW) da parte degli elettrolizzatori e quindi obiettivi “doppiamente ambiziosi”. Una media europea di 3.700 ore a pieno carico potrebbe fare ben poco per cambiare questa situazione.
Entro il 2050, nell’UE verranno prodotti fino a 125 milioni di tonnellate di idrogeno “verde” ogni anno. Per raggiungere questo obiettivo, la produzione di elettricità rinnovabile dovrebbe aumentare di 25 volte. Foto: Markus Löffler
Moltiplicare il consumo di elettricità per l’idrogeno entro il 2050
Sulla base dei suoi dati, la Commissione Europea ha anche annunciato che la produzione degli elettrolizzatori dovrebbe aumentare fino a 500 GW entro il 2050. Si tratta di un valore 12,5 volte superiore a quello del 2030. Secondo la Commissione UE, un quarto dell’elettricità rinnovabile generata nel 2050 verrebbe poi convertito in idrogeno “verde”. Un altro calcolo basato sulla regola dei tre porta alla seguente conclusione: se 40 GW di capacità di elettrolisi possono produrre 333 TWh di idrogeno da 512 TWh di elettricità, allora con 500 GW di capacità di elettrolisi si potrebbero produrre 4.163 TWh di idrogeno (125 milioni di tonnellate) da 6.400 TWh di elettricità. Ciò richiederebbe 12.800 ore a pieno carico all’anno.
Poiché si suppone che questo rappresenti il 25% della produzione totale di elettricità verde dell’UE, nel 2050 dovrebbe raggiungere i 25.600 TWh/a. Per fare un confronto: il consumo di elettricità di tutti i 27 paesi dell’UE nel 2023 è stato di 2.441 TWh con una produzione di elettricità di 2.403 TWh. Con poco più di 1.000 TWh, meno della metà proveniva da fonti rinnovabili.
Per avere abbastanza elettricità verde disponibile per l’elettrolisi nel 2050, la produzione di elettricità da fonti rinnovabili dovrebbe aumentare di 25 volte entro quella data. Allo stesso tempo, la fisica richiede che questa quantità di elettricità venga utilizzata, immediatamente o successivamente. Ciò significa che il consumo di elettricità dovrebbe aumentare di oltre dieci volte, passando da ben 2.400 a ben oltre 25.000 TWh. L’elettrolisi da sola non può consumare questa quantità.
In ogni caso, le attività politiche dell’UE riguardo all’idrogeno almeno negli ultimi quattro anni si basano apparentemente su dati tecnici di base determinati in modo errato. Questo è più che semplicemente sfortunato. Alla luce di questi dati, la Commissione Europea dovrebbe rivedere completamente la sua strategia sull’idrogeno; non solo nel folto politico, giuridico ed economico, ma soprattutto nei dati tecnici di base, molto più gestibili. Solo se questi sono resilienti è possibile innestare adeguatamente il resto, ad alta intensità di lavoro e di costi. Allo stesso tempo, il tema dello stoccaggio dell’idrogeno dovrebbe essere tradotto in cifre attendibili, perché nel frattempo l’idrogeno deve ancora essere immagazzinato da qualche parte.
Circa l’autore
Prof. Dr.-Ing. Markus J. Löffler ha conseguito il dottorato in ingegneria energetica presso la TU Braunschweig. In qualità di professore di sistemi di energia elettrica, ha diretto dal 1996 fino al suo pensionamento nel marzo 2023 il laboratorio per la tecnologia degli impulsi ad alta tensione e ad alta potenza presso l’Università della Vestfalia a Gelsenkirchen. Löffler insegnò anche all’Università Helmut Schmidt (Amburgo) e alla Vilniaus Gedimino Technikos Universitetas (Vilnius, Lituania). Dal 2018 si occupa della valutazione computazionale e dell’interpretazione dei dati sulla transizione energetica per il Westphalian Energy Institute di Gelsenkirchen.