Caldaie a idrogeno per il riscaldamento residenziale. Quale futuro potrebbero avere nell’edilizia?

Riscaldamento domestico a idrogeno: opportunità e limiti della nuova tecnologia

L’idrogeno viene studiato da anni come vettore energetico principalmente per la sua abbondanza in natura, essendo uno degli elementi più diffusi attraverso la molecola dell’acqua (H₂O), composta da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno. Il legame tra gli atomi di questa molecola però è estremamente forte, e per separare i due elementi è necessario un notevole apporto di energia, energia che può essere prodotta da diverse fonti, comprese quelle rinnovabili.

L’idrogeno è anche presente nella molecola di metano (CH₄), il che lo rende particolarmente compatibile con il gas naturale e utilizzabile in miscele all’interno dei metanodotti esistenti. Ma per capire meglio l’idrogeno, è necessario esaminare le sue potenzialità, le criticità e le possibili applicazioni, con particolare attenzione al settore edilizio.

Facciamo un gioco: proviamo a chiederlo all’intelligenza artificiale se le caldaie a idrogeno per il riscaldamento residenziale convengono o no. E se avranno un futuro nell’edilizia. Idrogeno vuol dire futuro (“è il combustibile del futuro…”), intelligenza artificiale vuol dire futuro (“investire nell’AI significa investire nel futuro…”).

Cosa potrà mai andare storto?

Apriamo dunque ChatGPT.com e scriviamo la domanda. Premiamo invio. E questa è la risposta, copiata qui nella sua interezza e autenticità:

Le caldaie a idrogeno per il riscaldamento residenziale potrebbero avere un futuro promettente nell’edilizia, ma la loro diffusione dipenderà da vari fattori tecnologici, economici e infrastrutturali. L’idrogeno rappresenta un’opportunità importante per la transizione verso un sistema energetico più sostenibile, soprattutto se si considera che, quando bruciato, emette solo vapore acqueo, senza produrre CO₂, il che lo rende una soluzione ideale per la decarbonizzazione del riscaldamento domestico.

Possibili vantaggi delle caldaie a idrogeno nell’edilizia:

1. Decarbonizzazione: L’idrogeno, in particolare quello prodotto da fonti rinnovabili (idrogeno verde), offre un metodo a zero emissioni di CO2 per il riscaldamento residenziale, rispondendo agli obiettivi di sostenibilità ambientale.
2. Compatibilità con le infrastrutture esistenti: Le caldaie a idrogeno possono essere adattate alle reti di gas naturale già esistenti, permettendo una transizione più graduale rispetto ad altri sistemi.
   
3. Autonomia energetica: Le caldaie a idrogeno potrebbero diventare una scelta vantaggiosa per i consumatori, riducendo la dipendenza dalle fonti di energia fossile e contribuendo a una maggiore autosufficienza energetica a livello domestico.

Sfide e ostacoli:

1. Costi elevati: La produzione e la distribuzione dell’idrogeno, specialmente quello verde, sono ancora costose. Ciò rende le caldaie a idrogeno meno convenienti rispetto alle soluzioni tradizionali, come le caldaie a gas o le pompe di calore.
   
2. Infrastrutture insufficienti: L’idrogeno richiede un’infrastruttura dedicata, come reti di distribuzione e stazioni di rifornimento, che al momento non sono diffuse. Inoltre, la sicurezza legata al trasporto e stoccaggio dell’idrogeno richiede soluzioni tecnologiche avanzate.
   
3. Efficienza energetica: Le caldaie a idrogeno non sono ancora la soluzione più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ad altre tecnologie, come le pompe di calore, che possono essere più vantaggiose, soprattutto in contesti residenziali a basso consumo.

Futuro delle caldaie a idrogeno nell’edilizia:
Nonostante le sfide, le caldaie a idrogeno potrebbero ritagliarsi uno spazio nel futuro del riscaldamento residenziale, soprattutto in un contesto di transizione energetica. Il loro futuro dipenderà da una serie di fattori, tra cui la riduzione dei costi di produzione dell’idrogeno, l’espansione delle infrastrutture di distribuzione e gli incentivi governativi a favore di soluzioni sostenibili.

Inoltre, in determinate situazioni, come nelle aree difficili da adattare a soluzioni alternative o nei contesti industriali, le caldaie a idrogeno potrebbero rappresentare un’opzione interessante. La ricerca e lo sviluppo continuo potrebbero anche migliorarne l’efficienza e ridurre i costi, rendendole più competitive nel lungo periodo. In ogni caso, la diffusione di questa tecnologia richiederà una pianificazione accurata e il supporto di politiche energetiche che incoraggino l’adozione di soluzioni a zero emissioni.

PER APPROFONDIRE L’idrogeno è una risposta alla crisi climatica?

Meh. Forse un po’ deludente. “Ha scoperto l’acqua calda”, direbbe qualcuno.

Sforziamoci di lasciare da parte le batture scontate e commentiamo questa risposta evidenziando come anche per l’intelligenza artificiale (che si limita in realtà a cercare sul web fonti per keyword di cosa abbiamo scritto per mettere insieme un po’di contributi e restituirli sotto forma di breve testo scritto) le caldaie a idrogeno rappresentino una possibile soluzione sostenibile per il riscaldamento residenziale, ma che la loro adozione su larga scala dipende da diverse variabili, tra cui la tecnologia, i costi e le infrastrutture necessarie. È chiaro che, pur avendo enormi potenzialità in termini di decarbonizzazione e compatibilità con le reti di gas esistenti, le caldaie a idrogeno si trovano ancora a fare i conti con sfide significative come i costi elevati di produzione e distribuzione dell’idrogeno, e l’efficienza inferiore rispetto ad altre soluzioni come le pompe di calore.

Non giriamoci tanto intorno, smettiamo di giocare con ChatGPT e affrontiamo l’argomento con razionalità. Non c’è dubbio che le caldaie a idrogeno per la casa sono una tecnologia emergente e, sebbene non siano ancora diffuse come le tradizionali caldaie o pompe di calore, stanno lentamente iniziando a fare il loro ingresso sul mercato, soprattutto in alcuni paesi dove gli impianti di produzione, i serbatoi di stoccaggio e le reti di distribuzione dell’idrogeno sono più diffusi e in una fase di adozione più avanzata.

Le caldaie a idrogeno rappresentano una promettente alternativa per il riscaldamento domestico, poiché, a differenza delle caldaie a gas o a combustibili fossili, quando l’idrogeno viene bruciato, come ben sappiamo già, l’unico sottoprodotto è il vapore acqueo, rendendolo una fonte di energia estremamente pulita.

Alcuni produttori, tra cui Viessmann, Bosch e Vaillant, stanno sviluppando e testando caldaie a idrogeno per uso domestico. Questi sistemi non sono ancora pienamente disponibili sul mercato, per il grande pubblico, ma segnano un passo importante verso l’adozione delle caldaie a idrogeno nel settore residenziale. Vaillant stessa, in occasione della presentazione di u prototipo di caldaia residenziale completamente alimentata a idrogeno da 25 kW per rifornire le utenze sia sotto il profilo dell’acqua calda sanitaria, che del riscaldamento degli ambienti, rimane con i piedi per terra.

“Anche se il futuro del riscaldamento domestico sta cambiando rapidamente, non ci aspettiamo di vedere un lancio di massa delle caldaie a idrogeno prima degli inizi del 2030 poiché è improbabile che le case, che sono attualmente collegate alla rete del gas, abbiano una fornitura di idrogeno a portata di mano per molto tempo ancora”.

Negli ultimi anni, l’idrogeno è diventato un elemento centrale nelle strategie di decarbonizzazione e indipendenza energetica dell’Unione Europea, attraverso iniziative come il Green Deal europeo, il Recovery and Resilience Facility (RRF) e il programma REPowerEU. La maggior parte dell’utilizzo dell’idrogeno riguarda settori come il trasporto pesante, il riscaldamento residenziale e processi industriali ad alta intensità termica, come la raffinazione, dove attualmente viene impiegato l’idrogeno “grigio”, prodotto a partire dal gas naturale. L’idrogeno cosiddetto “verde” è quello prodotto utilizzando energia elettrica da fonti rinnovabili.

Anche l’Italia, attraverso il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), ha scelto di investire sull’idrogeno rinnovabile, con l’allocazione di 2 miliardi di Euro per applicazioni nei settori “hard to abate”, ovvero nelle industrie più inquinanti e difficili da riconvertire. Inoltre, sono previsti 500 milioni di Euro per la creazione delle Hydrogen Valleys, aree industriali dedicate all’idrogeno sostenibile, progettate per favorire la produzione e l’utilizzo di idrogeno a livello locale, sia nel settore industriale che nei trasporti, con l’obiettivo di trasferire le tecnologie anche al settore civile.

PER APPROFONDIRE Idrogeno, il MASE presenta la strategia nazionale

L’idrogeno ha una caratteristica unica: può essere prodotto a partire da diverse fonti energetiche primarie, dai combustibili fossili classici (come il metano), alle fonti rinnovabili, all’energia idroelettrica, alle biomasse, financo ovviamente al nucleare. I principali metodi di produzione dell’idrogeno sono:

1. Steam Methane Reforming (SMR) – Riforma del metano con vapore
   Questo è il metodo più comune per la produzione di idrogeno su larga scala. Consiste nel riscaldare il metano (CH₄) con vapore acqueo (H₂O) ad alta temperatura (700–1100 °C) in presenza di un catalizzatore. Questo processo produce idrogeno (H₂) e anidride carbonica (CO₂), che è uno dei principali gas serra.
   
2. Elettrolisi dell’acqua
   L’elettrolisi è un processo che utilizza corrente elettrica per separare l’acqua (H₂O) in ossigeno (O₂) e idrogeno (H₂). Quando l’energia elettrica proviene da fonti rinnovabili (eolico, solare, idroelettrico), l’idrogeno prodotto è definito "idrogeno verde", poiché non emette gas serra.
   
3. Gassificazione di biomassa
   La biomassa può essere convertita in idrogeno attraverso la gassificazione. In questo processo, la biomassa (legno, rifiuti agricoli, ecc.) viene riscaldata in un ambiente a bassa ossigenazione per produrre gas di sintesi (syngas), che contiene idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. L’idrogeno viene poi separato dal syngas.
4. Pirolisi del metano
   La pirolisi del metano è un metodo più recente che prevede il riscaldamento del metano in assenza di ossigeno per produrre idrogeno e carbonio solido (sotto forma di carbone). Questo processo può essere potenzialmente più pulito del Steam Methane Reforming (SMR) perché non produce CO₂, ma piuttosto carbonio solido, che potrebbe essere utilizzato in altri settori (ad esempio per la produzione di materiali o come risorsa per l’industria).
   
5. Fotoelettrolisi
   La fotoelettrolisi è un processo che utilizza la luce solare per separare l’acqua in idrogeno e ossigeno, simulando il processo naturale della fotosintesi. Questo processo potrebbe essere molto promettente per la produzione di idrogeno verde, ma la tecnologia è ancora in fase di ricerca e sviluppo.
   
6. Reformatura della biomassa (biogas)
   La biomassa può essere utilizzata per produrre biogas (principalmente metano) che può poi essere riformato per ottenere idrogeno, seguendo il processo di Steam Methane Reforming (SMR). Il biogas proviene dalla decomposizione anaerobica di rifiuti organici, come scarti alimentari o residui agricoli.

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