Caldaie a idrogeno: si punta alla decarbonizzazione

La tecnologia delle caldaie a idrogeno è matura, ma ci sono ancora degli ostacoli da superare.

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27 giu 2022

Nella sfida all’emergenza climatica, molta attenzione oggi è focalizzata sull’idrogeno come vettore energetico pulito ed elemento fondamentale nel processo di decarbonizzazione dell’industria, dei trasporti, del settore residenziale e del terziario. Non solo permette di accumulare energia, si può produrre in modo totalmente pulito, e ha una combustione che non genera emissioni di CO₂, ma si tratta anche dell’elemento più presente nel nostro pianeta.

Ecco perché le caldaie alimentate a idrogeno potrebbero avere un ruolo cruciale per ridurre la dipendenza dal gas naturale nei sistemi di riscaldamento del futuro, il settore in Italia con la maggiore impronta carbonica. Ma quanto è distante questo futuro?

Il 24 febbraio 2022 è stata pubblicata la specifica tecnica UNI/TS 11854 dedicata ai generatori di calore alimentati con miscele di gas naturale e idrogeno fino al 20% in volume.

Tale norma, sviluppata nell’ambito della Commissione Riscaldamento del Comitato Italiano Gas (CIG) con il contributo di Assotermica (l’associazione dei produttori di apparecchi e componenti per impianti termici federata Anima Confindustria), rappresenta la prima specifica tecnica emanata da un ente di normazione europeo su questo specifico argomento, e giunge a ratifica di un lavoro di ricerca e sviluppo condotto dalle aziende ormai da molti anni.

Lo stato dell’arte per blend di idrogeno

La pubblicazione di questa norma dà un messaggio forte sulla readiness del settore, a dimostrazione del fatto che le tecnologie per bruciare miscele di idrogeno sono già disponibili sul mercato. «Le aziende sono consapevoli dello stato dell’arte, come dimostra il fatto che si siano attivate per verificare e certificare i propri prodotti» commenta Alberto Favero, direttore generale di Baxi S.p.A.

«Buona parte dei prodotti già presenti sul mercato sono stati testati, con esito positivo, per verificare l’aspetto funzionale e di sicurezza. Le nuove gamme sono già certificate per l’uso delle miscele di gas metano e idrogeno».

Le nuove gamme sono già certificate per l’uso delle miscele di gas metano e idrogeno

Si sono già fatte molte sperimentazioni in Europa sulla compatibilità delle reti di trasporto e distribuzione per miscele di idrogeno. SNAM in Italia è arrivata al 10%, ma se pensiamo che molte infrastrutture sono nate per il gas di città, è plausibile arrivare anche a miscele più ricche di idrogeno nel prossimo futuro, quando la sua maggiore disponibilità consentirà sperimentazioni più ambiziose.

A fronte di queste condizioni favorevoli, quanto il mercato è consapevole di questo grado di preparazione, e quanto il resto della filiera è pronto ad accogliere questi nuovi prodotti? «Il mercato è poco consapevole di questo grado di preparazione» commenta Valentina D’Acunti, responsabile strategie normative di Immergas S.p.A. e consigliere di Assotermica.

«Ma la consapevolezza della readiness è la chiave del successo di queste tecnologie, perché solo creando un parco prodotti “future ready” (come le caldaie GNH2, le caldaie H₂ ready e gli apparecchi ibridi) si potranno conseguire in maniera sostenibile e realistica gli ambiziosi obiettivi energetici e ambientali che la Commissione europea ha fissato».

Le caldaie 100% idrogeno

Se le caldaie a blend di idrogeno – con miscele fino al 20% – sono già disponibili a catalogo, quelle 100% H₂ sono ormai in una fase di sviluppo prossima all’immissione sul mercato. Rispetto alle caldaie tradizionali che usano ancora metano, questi nuovi prodotti puntano a raggiungere l’obiettivo di zero emissioni in fase utilizzo, in quanto lo scarto derivante dalla combustione di idrogeno in aria è in massima parte vapore acqueo.

Gli ultimi anni hanno visto una crescente attenzione verso l’utilizzo di idrogeno al 100% da parte dei fabbricanti di caldaie, e l’installazione sperimentale è già avviata all’estero, soprattutto nel nord Europa e in particolare nel Regno Unito, in Olanda, Germania e Francia.

L’installazione sperimentale di caldaie a 100% idrogeno è già avviata all’estero, soprattutto nel nord Europa

Sul grado di preparazione del mercato estero, Marco Boselli, Country Manager Bosch Thermotechnology in Italy, commenta «Nel Regno Unito è attesa una revisione normativa che, a partire dal 2026, consentirà l’immissione nel mercato solo di caldaie hydrogen ready, ovvero in grado di funzionare sia con gas naturale, sia con miscele di idrogeno fino al 100%.

Proprio in Inghilterra, nel 2017 Bosch ha sviluppato il primo prototipo di caldaia funzionante al 100% idrogeno nel centro di ricerca e sviluppo di Worcester, e dal 2020 sono in funzione dei field test nel Regno Unito e in Olanda».

Non solo nel Regno Unito, in Olanda e Germania sono operanti da tempo test di fattibilità e demo; nel Regno Unito sono già in fase di avvio progetti di conversione di intere reti: «Riporto l’esempio delle cittadine di Redcar, Warrenby, Coatham e Kirkleatham nella zona di Middlesbrough,» commenta Alberto Favero «dove la NGN si propone il passaggio da gas naturale a 100% idrogeno entro il 2025.

Ma questo è solo un esempio dei molti progetti in atto. In Italia la situazione è più complessa, anche se un fattore paradossale è che molte delle tecnologie utilizzate all’estero negli esempi citati (contatori, regolatori e caldaie) sono di progettazione, sviluppo e produzione interamente italiani».

Il mercato europeo e quello italiano: un gap da colmare

Alcuni paesi esteri hanno strategie diverse dalla completa elettrificazione per il riscaldamento domestico, e hanno iniziato già da anni a sperimentare e investire nell’idrogeno. Nel Regno Unito, Bosch è partner ufficiale del governo nel progetto Hy4Heat; ha testato il funzionamento delle caldaie a miscela 20% nel contesto del progetto HyDeploy, che ha visto coinvolte circa mille abitazioni nelle città di Keale e Winlaton, e realizzato alcune installazioni dimostrative con caldaie funzionanti al 100% di idrogeno.

Un fattore paradossale è che molte delle tecnologie utilizzate all’estero (contatori, regolatori e caldaie) sono di progettazione, sviluppo e produzione interamente italiani

Baxi, all’interno del gruppo BDR Thermea, è coinvolta in numerosi progetti in Olanda, Regno Unito, Francia e Germania in cui hanno trovato applicazione i primi test pilota nel 2019 (quindi operanti da ormai 3 anni) e per i quali l’azienda entro fine anno produrrà altri 500 pezzi nella sua prima linea dedicata alle caldaie funzionanti al 100% di idrogeno.

Anche in Italia sono previsti progetti pilota, che stentano però a partire: «Sebbene l’Italia vanti una tra le più capillari reti distributive di gas metano per uso domestico,» commenta Marco Boselli «mancano ancora un indirizzo strategico ben chiaro, una normativa tecnica e una legislazione specifica relativa alla filiera dell’idrogeno nel suo complesso (dalla produzione al consumo).

Ciò rallenta la sperimentazione e lo sviluppo di un vettore energetico che a mio avviso potrebbe dare un grande slancio sia all’indipendenza strategica dal gas metano e dalle risorse fossili, sia al sostanziale miglioramento della qualità dell’aria nelle nostre città».

L’importanza degli usi civili

Il settore residenziale è un tassello cruciale nella sfida per la decarbonizzazione, considerando che da solo, in Europa, è responsabile del 36% delle emissioni gassose (fonte: Commissione europea). Se, come si è detto, già oggi siamo tecnologicamente pronti per l’utilizzo domestico di caldaie a blend di idrogeno, che fino al 20% possono essere installate su impianti esistenti senza, in genere, adattamenti o rifacimenti, che cosa manca per una diffusione massiva, a parte la disponibilità di idrogeno?

Per Valentina D’Acunti, «Mancano una adeguata comunicazione e il riconoscimento politico che dia certezze al settore. Un incentivo dedicato alla tecnologia GNH2 darebbe un segnale chiaro». Secondo Alberto Favero, «Per arrivare a una distribuzione massiva, manca sicuramente un piano strategico a supporto dello sviluppo dell’intera filiera. Si deve ampliare il settore della produzione per sviluppare i volumi e i conseguenti stoccaggi.

La rete di distribuzione è ready per il 10% di blend GNH2; si tenga presente che in Italia la rete gas si sviluppa per più di 32.000 km, con oltre 25 milioni di contatori, di cui più di 20 sono allacci residenziali, per cui con l’immissione di idrogeno in blend è possibile raggiungere un parco di utilizzatori elevatissimo, con risultati molto efficaci, impatto minimo e una buona riduzione delle emissioni. Per quanto riguarda l’aspetto regolatorio, possiamo dire che si è messo in moto sulla spinta del mondo industriale, e la UNI/TS 11854 ne è la dimostrazione».

In Italia la rete gas si sviluppa per più di 32.000 km, con oltre 25 milioni di contatori, per cui con l’immissione di idrogeno in blend è possibile raggiungere un parco di utilizzatori elevatissimo

Di questa opinione anche Marco Boselli, che aggiunge come, nonostante il 70% della rete di trasporto del gas in Italia sia già oggi hydrogen ready, manchi ancora un piano organico per la produzione di idrogeno verde, così come un piano per il suo utilizzo e distribuzione per usi in campo residenziale.

«Esiste solo una bozza di strategia focalizzata sul settore industriale e per la produzione di energia elettrica. Nel settore civile, riteniamo sia invece di fondamentale importanza accelerare il processo di transizione verso i green gas (in particolare idrogeno verde) supportando questa nuova filiera, e renderli disponibili in quantità sufficiente per gli utilizzi finali».

Il contesto politico nazionale

In Italia, le istituzioni stanno puntando sullo sviluppo di una filiera dell’idrogeno verde, con sempre più risorse e supporto verso questo vettore. Come si è visto con il Pnrr, che ha dedicato il piano di investimento 5.2 (M2C2) al supporto della filiera della produzione di idrogeno verde con lo stanziamento di 450 milioni di euro. Un’ulteriore spinta nella direzione dell’uso dell’idrogeno potrebbe avvenire in seguito ai drammatici sviluppi della situazione internazionale.

La guerra in Ucraina, infatti, sta spingendo sempre più le istituzioni italiane ed estere a cercare soluzioni alternative al metano per la produzione di energia, che riducano la dipendenza dalle importazioni di gas. I green gas, tra cui l’idrogeno verde, potrebbero essere una risposta a questa nuova necessità, rendendo il sistema energetico europeo non solo più sostenibile ma anche più indipendente.

Il mondo industriale cerca di rispondere a questa nuova urgenza di andare oltre il gas naturale. «In Baxi» commenta Alberto Favero «stiamo sensibilizzando le istituzioni in merito, condividendo i risultati dei progetti pilota del nord Europa e le innovazioni tecnologiche sviluppate.

Questo ha destato molto interesse nei rappresentanti delle stesse, e si spera quindi di vedere un aggiornamento della strategia nazionale relative al concetto di hard to abate. A nostro avviso, una strategia che tenga conto di un mix di soluzioni per garantire la riduzione delle emissioni è più sostenibile sia nel breve che nel lungo periodo».

Uno dei motivi per cui si sconta uno scarso interesse politico nei confronti di queste tecnologie risiede nel fatto che spesso in Italia si parla di idrogeno e di green gas in riferimento ai settori tradizionalmente considerati hard to abate, tra i quali non rientra l’heating.

Spesso in Italia si parla di idrogeno e di green gas in riferimento ai settori tradizionalmente considerati hard to abate, tra i quali non rientra l’heating

«Il settore del riscaldamento, spesso, viene indicato come settore facile da elettrificare, e quindi non meritevole di ricevere l’idrogeno per la transizione» commenta Valentina D’Acunti. «Questa posizione non è condivisibile. Il settore del riscaldamento residenziale è un settore hard to abate per le caratteristiche degli edifici e per le diversità degli impianti, oltre che per gli enormi consumi energetici che lo contraddistinguono, ed è un settore pronto a utilizzare i green gas in qualsiasi forma (miscele GNH2, miscele biometano-GN, biometano 100%, miscele biometano-H2 o H2 100%) e rendere subito conseguibili notevoli risparmi energetici e di CO2.

Confidiamo che tutto il lavoro che stanno facendo le nostre associazioni di riferimento – Assotermica, Anima Confindustria, EHI – aiuti le istituzioni a comprendere l’enorme potenziale dei gas rinnovabili nel settore del riscaldamento, in quanto solo con un approccio multi-tecnologico e multi-energetico sarà possibile decarbonizzare gli edifici in maniera efficace e sostenibile».

Le linee guida espresse da RepowerEU

Una novità che interessa il futuro delle caldaie viene dal piano RepowerEU, le cui linee guida sul risparmio energetico, recentemente pubblicate dalla Commissione europea, hanno previsto un abbandono graduale delle caldaie a combustibili fossili “autonome” (più precisamente, non assistite da fonti rinnovabili), da concludere entro il 2029, insieme al loro declassamento nelle etichette sulla performance energetica.

In questo frangente, il presidente di Assotermica, Alberto Montanini, si è pronunciato ribadendo l’importanza dei green gas e della valorizzazione delle tecnologie che concorrono agli obiettivi di decarbonizzazione, secondo il principio di diversificazione delle fonti di approvvigionamento.

«Vi sono interi comparti industriali – ha ricordato il presidente – che hanno lavorato e stanno tuttora lavorando intensamente allo sviluppo di tecnologie “green gas ready”, ovvero pronte a funzionare con miscele crescenti di biocombustibili e idrogeno. Tali tecnologie sono pronte o pressoché pronte per l’immissione sul mercato e per contribuire, in maniera decisiva, alla decarbonizzazione e alla riduzione delle emissioni inquinanti».

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