Cos’è il riscaldamento a idrogeno e come funziona

Nel tentativo di ridurre le nostre emissioni di gas serra dell’80% entro il 2050, l’Europa sta cercando di cambiare il modo in cui riscaldiamo le nostre case. Secondo dati recenti, il riscaldamento costituisce circa il 40% del consumo energetico. L’introduzione di fonti di carburante come l’idrogeno potrebbe aiutarci a ridurre la nostra impronta di carbonio. Una caldaia a idrogeno appositamente progettata può anche fare microcogenerazione, fornire cioè energia elettrica, con considerevoli risparmi sia sulla bolletta della luce che su quella del gas, mentre in abbinamento con un impianto fotovoltaico e un pacco batterie consente di staccarsi completamente dal fornitore luce. Scopri di seguito le caldaie a idrogeno.

Perché dovrei passare al riscaldamento a idrogeno?

Attualmente, 8/10 case in Italia utilizzano caldaie a gas per alimentare il riscaldamento centralizzato. E mentre i sistemi di riscaldamento rinnovabile come le pompe di calore e il solare termico non emettono carbonio nell’atmosfera, sostituire tutte le caldaie a gas con fonti rinnovabili sarebbe costoso e poco pratico.

Quindi, piuttosto che sostituire i sistemi di riscaldamento, una soluzione migliore sarebbe rendere il carburante a basse emissioni di carbonio. L’idrogeno è un’alternativa a basse emissioni di carbonio al gas naturale che può fornire riscaldamento e acqua calda alle case tramite la familiarità di una caldaia.

Come funzionano le caldaie a idrogeno?

La premessa dell’utilizzo dell’idrogeno per alimentare gli elettrodomestici è che ridurrà le emissioni di carbonio. L’idrogeno sarebbe utilizzato in alternativa al gas naturale, al GPL e al petrolio; che producono tutti anidride carbonica come sottoprodotto della combustione che ha luogo.

Ci sono stati molti suggerimenti su come produrre l’idrogeno come fonte di combustibile. Ciò include un processo elettrochimico in cui l’idrogeno viene separato dal combustibile di origine. In questo caso, le emissioni di carbonio dovrebbero essere catturate e contenute in modo permanente.

Altri processi includono l’elettrolisi, che comporta la scissione dell’acqua nei suoi elementi costitutivi di ossigeno e idrogeno. Un altro metodo suggerito è l’uso di sistemi di riscaldamento elettrico, sebbene sia necessario considerare l’equilibrio della generazione di elettricità.

Una caldaia a idrogeno funziona in modo simile alle caldaie a gas esistenti. La differenza fondamentale è che non solo può riscaldare la casa con il gas naturale ma anche con l’idrogeno puro.

Le caldaie a idrogeno sono installate allo stesso modo di una caldaia a gas e sono anche molto simili. Sono collegate alla rete del gas, con il combustibile fornito all’unità quando è necessario il riscaldamento e l’acqua calda. Anche molte delle parti interne sarebbero identiche. Solo una manciata di componenti, come il rilevatore di fiamma e il bruciatore, dovrebbe essere sostituita per adattarsi all’idrogeno.

Caldaia a idrogeno alimentata da elettrolisi

C’è anche la possibilità di sviluppare sistemi di riscaldamento ibridi in cui la caldaia a idrogeno sarebbe collegata a una pompa di riscaldamento ad aria all’esterno della casa. Infine, sono in corso prove presso la Keele University per sviluppare una miscela di gas naturale / idrogeno che utilizzerà il 20% di idrogeno.

Marchi di caldaie famosi hanno già sviluppato prototipi di caldaia progettata per funzionare al 100% con idrogeno gassoso e sono già sul mercato italiano delle caldaie a idrogeno.

Sebbene l’idrogeno non emetta carbonio quando viene utilizzato da una caldaia, la produzione di idrogeno può emettere carbonio. Per affrontare questo problema è necessario sviluppare metodi di produzione a basse emissioni di carbonio. Ad esempio, l’elettrolisi dovrebbe essere alimentata da elettricità rinnovabile proveniente da parchi eolici o solari piuttosto che da elettricità prodotta bruciando combustibili fossili.

Le caldaie a celle a combustibile a idrogeno

L’idrogeno è una fonte di carburante ben nota ed è già utilizzato come parte delle celle a combustibile a idrogeno. Una cella a combustibile a idrogeno scompone l’idrogeno nelle sue diverse parti per generare elettricità. Come sottoprodotto di questo processo, viene prodotto anche calore che può essere utilizzato per riscaldare la casa.

La microcogenerazione elettricità + calore

Una caldaia a idrogeno può essere usata anche per fare cogenerazione, producendo energia elettrica oltre che energia termica. Risulta quindi evidente come sia in grado, in abbinamento con dei pannelli fotovoltaici e di un pacco batterie opportunamente dimensionato, di staccarsi completamente dal fornitore luce, necessitando solo di un fornitore gas. Il risparmio annuo stimabile è cospicuo, considerando che circa metà dei costi di una bolletta elettrica non si riferiscono alla materia prima ma a costi fissi, accise, etc.

Quali sono alcuni dei potenziali pro e contro delle caldaie a idrogeno?

Vantaggi:

• Riduzione (o zero) delle emissioni di gas serra: l’obiettivo principale dello sviluppo di caldaie a idrogeno è decarbonizzare il modo in cui riscaldiamo le nostre case. Le emissioni di carbonio che i combustibili fossili stanno attualmente rilasciando nell’atmosfera stanno inquinando l’aria. Questi gas non possono sfuggire alla nostra atmosfera e provocano quindi un aumento delle temperature e contribuiscono al riscaldamento globale.
• Efficienza energetica – L’idrogeno contiene una quantità abbastanza grande di energia. Si sostiene che 1 kg di idrogeno contenga la stessa quantità di energia di 2,8 kg di benzina.
• Stoccaggio facile: il gas idrogeno può essere immagazzinato in diversi modi. Ad esempio, può essere compresso, contenuto in caverne di sale o ammoniaca e può anche essere liquefatto. È stato anche affermato che l’idrogeno è l’unico vettore energetico che può essere immagazzinato a lungo termine.
• La capacità di utilizzare l’attuale infrastruttura – È stato suggerito che l’attuale infrastruttura del gas potrebbe essere utilizzata anche per il nuovo schema dell’idrogeno – quindi non potrebbe essere necessario riprogettarla.

Svantaggi:

• Sicurezza – L’idrogeno è altamente infiammabile. Dovranno essere intraprese ricerche e valutazioni del rischio per garantire che l’uso dell’idrogeno per il riscaldamento domestico sia sicuro.
• La produzione di idrogeno può emettere gas di carbonio – Sebbene un sistema di riscaldamento a idrogeno possa ridurre o eliminare le emissioni di carbonio, la produzione effettiva di idrogeno può emettere carbonio se si utilizzano ancora combustibili fossili; quindi questo gas dovrà essere catturato e immagazzinato in modo appropriato. In alternativa, l’elettrolisi alimentata da fonti di energia rinnovabile come pannelli solari o turbine eoliche potrebbe aiutare a risolvere questo problema.
• Potrebbe essere necessario convertire gli apparecchi esistenti: non è possibile utilizzare il 100% di idrogeno sugli apparecchi attuali costruiti per utilizzare altre fonti di carburante in quanto potrebbero avere funzioni di combustione diverse.