Scalare l'idrogeno verde in un post

L’idrogeno pulito è un insieme di tecnologie in fase iniziale che hanno il potenziale per essere un “coltellino svizzero” della decarbonizzazione a lungo termine negli Stati Uniti. Può far avanzare la decarbonizzazione degli Stati Uniti sostituendo l’idrogeno tradizionale nelle attuali applicazioni industriali nel breve termine e sostituendo una varietà di combustibili e materie prime nel lungo termine, ma richiederà un significativo sostegno politico e di investimenti per raggiungere i livelli necessari. Il credito d’imposta sulla produzione di idrogeno pulito incluso nell’Inflation Reduction Act (IRA) recentemente approvato è un passo significativo verso l’assicurazione di un posto per l’idrogeno pulito nell’economia degli Stati Uniti. Ora, l’Internal Revenue Service (IRS) è alle prese con i regolamenti di attuazione del credito, cercando di decidere come tenere conto delle emissioni di gas serra (GHG) derivanti dalla produzione di elettricità utilizzata per produrre idrogeno elettrolitico (un tipo di idrogeno pulito, spesso chiamato idrogeno verde). ).

In questa nota, discutiamo i compromessi per le decisioni che l'IRS ha di fronte. Affinché l’idrogeno verde possa svolgere un ruolo in un futuro decarbonizzato, gli Stati Uniti devono acquisire esperienza nella costruzione e installazione di elettrolizzatori su una scala senza precedenti oggi, al fine di creare un’industria nazionale e ridurre i costi. L’adesione a regole restrittive per rivendicare il credito nel breve termine potrebbe ostacolare la capacità di crescita di questo settore, riducendo la gamma di opportunità di idrogeno pulito in futuro. Allo stesso tempo, i politici devono fornire chiarezza su un percorso futuro che garantisca che l’idrogeno verde riduca effettivamente le emissioni di gas serra a lungo termine. Un modello che potrebbe essere utile per gli Stati Uniti è l’approccio contabile dei gas serra per l’idrogeno verde recentemente definito dalla Commissione Europea, che consiste in un approccio graduale nel tempo verso regole più restrittive. Negli Stati Uniti, la flessibilità a breve termine su queste regole porterà probabilmente a modesti aumenti delle emissioni complessive di gas serra nei prossimi anni, ma la creazione di un’industria dell’idrogeno verde che alla fine aderisca a regole rigorose in futuro può garantire che l’idrogeno verde possa svolgere un ruolo significativo nella profonda decarbonizzazione.

L’idrogeno pulito ha il potenziale per svolgere un ruolo importante in un’economia decarbonizzata come carburante, materia prima e mezzo di stoccaggio dell’energia in più settori. Nella precedente ricerca sul rodio prima dell’approvazione dell’IRA, abbiamo valutato le opportunità a breve e lungo termine per aumentare efficacemente l’idrogeno pulito. Le maggiori opportunità di riduzione delle emissioni nel breve termine derivano dallo spostamento dell’attuale domanda annuale di idrogeno, pari a circa 10 milioni di tonnellate, dalla produzione convenzionale basata sui combustibili fossili a metodi di produzione più puliti. Questa domanda è guidata dai processi industriali, tra cui le raffinerie, la produzione di ammoniaca e, soprattutto, la produzione di metanolo. Oggi, quasi tutto questo idrogeno viene prodotto tramite il processo di steam metan reformation (SMR), che converte il gas naturale in idrogeno ed emette circa 100 MMT di CO2e all’anno, ovvero poco meno del 2% delle emissioni nette di gas serra degli Stati Uniti (Figura 1). Ridurre queste emissioni passando alla produzione di idrogeno pulito può fare una piccola ma misurabile differenza nel percorso di decarbonizzazione degli Stati Uniti.

Nel corso del tempo, riduzioni più profonde delle emissioni possono derivare dalla sostituzione dell’idrogeno pulito con i combustibili fossili esistenti in nuovi casi d’uso, tra cui come combustibile industriale o materia prima e come carburante per trasporti per applicazioni difficili da elettrificare come gli autotrasporti pesanti. I maggiori benefici in termini di emissioni derivanti dall’idrogeno pulito si materializzeranno quando il suo utilizzo verrà esteso a queste applicazioni future, a fronte di un impatto relativamente piccolo sulle emissioni derivante dalla decarbonizzazione del consumo di idrogeno esistente oggi.

Diversi percorsi tecnologici possono produrre idrogeno con intensità di gas serra (GHG) significativamente inferiori. Due dei più comunemente discussi sono l’adeguamento degli SMR con la cattura del carbonio e la produzione di idrogeno tramite elettrolisi. Nel primo caso, la CO2 può essere catturata in vari punti del processo di conversione del gas naturale in idrogeno, producendo un'intensità delle emissioni di produzione inferiore fino al 99% rispetto alla produzione SMR incontrollata, anche se le opportunità più economiche per la cattura del carbonio in questi impianti saranno probabilmente produrrebbe una minore riduzione delle emissioni. La nostra precedente ricerca ha indicato che la cattura del carbonio sugli attuali impianti SMR (chiamati anche idrogeno blu) può svolgere un ruolo nella decarbonizzazione a breve termine; tuttavia, questa nota si concentra sull’idrogeno elettrolitico prodotto con elettricità a basse emissioni, comunemente indicato come idrogeno verde. L’idrogeno verde utilizza l’elettricità in presenza di un catalizzatore per dividere l’acqua in idrogeno e ossigeno, senza emettere CO2 nel punto di produzione. Tuttavia, la generazione dell'elettricità utilizzata nel processo potrebbe emettere CO2 e altri gas serra.[1]