Idrogeno alimenta i missili, ma per quanto riguarda l'energia per la vita quotidiana?

Idrogeno alimenta i missili, ma per quanto riguarda l'energia per la vita quotidiana? La NASA ha lanciato tutte le sue missioni dello space shuttle usando l'idrogeno come combustibile. NASA, CC BY

Hai mai visto a lancio della navetta spaziale? Il carburante usato per spingere queste enormi strutture lontano dall'attrazione gravitazionale della Terra è Idrogenazione.

L'idrogeno detiene anche il potenziale come fonte di energia per le nostre attività quotidiane: guidare, riscaldare le nostre case e forse di più.

Questo mese il governo federale della coalizione ha aperto la consultazione pubblica su una strategia nazionale per l'idrogeno. Anche il lavoro si è impegnato a mettere da parte finanziamenti sviluppare idrogeno pulito. Indicato l'incontro dei ministri dell'energia COAG del dicembre 2018 forte supporto per un'economia dell'idrogeno.

Ma l'Australia è pronta a esplorare questa alternativa energetica competitiva a basse emissioni di carbonio per i settori residenziale, commerciale, industriale e dei trasporti?

Ci sono due aspetti chiave per valutare la nostra disponibilità per un'economia dell'idrogeno: il progresso tecnologico (possiamo davvero farlo?) E l'accettazione da parte della società (la useremo?).

La tecnologia è abbastanza matura?

Il ciclo di economia dell'idrogeno consiste in tre fasi chiave:

  • produzione di idrogeno
  • stoccaggio e consegna dell'idrogeno
  • consumo di idrogeno - conversione dell'energia chimica dell'idrogeno in altre forme di energia.

Produzione di idrogeno

Perché l'idrogeno diventi un importante combustibile futuro, l'elettrolisi dell'acqua è probabilmente il miglior metodo di produzione. In questo processo, l'elettricità viene utilizzata molecole d'acqua divise in idrogeno (H₂) e ossigeno (O₂).

Questa tecnologia diventa commercialmente fattibile quando l'elettricità è prodotta a costi relativamente bassi da fonti rinnovabili come solare e vento. I costi potrebbero diminuire ulteriormente nel prossimo futuro man mano che la tecnologia di produzione diventa più efficiente.

Come l'idrogeno viene creato e utilizzato come fonte di energia.

Stoccaggio e consegna dell'idrogeno

Lo stoccaggio e la consegna efficaci sono fondamentali per la manipolazione sicura ed efficiente di grandi quantità di idrogeno.

Poiché è molto leggero, l'idrogeno è stato convenzionalmente compresso ad alta pressione o liquefatto e conservato a una temperatura estremamente bassa di -253 ℃. Adottare queste misure richiede un ulteriore investimento energetico, quindi l'efficienza diminuisce fino al 40%. Tuttavia, l'attuale stoccaggio e consegna dell'idrogeno poggia ancora su queste due tecnologie - compressione e liquefazione - in quanto comprovate e supportate da infrastrutture ed esperienza consolidate.

Un'altra opzione da esplorare (ma che necessita di ulteriore sviluppo) è quella di combinare l'idrogeno con altri elementi e quindi rilasciarlo quando necessario per l'uso.

Attualmente, la maggior parte delle auto a celle a combustibile a idrogeno usano serbatoi rinforzati in fibra di carbonio per immagazzinare gas idrogeno altamente compresso. Il costo dei carri armati dovrà essere ridotto per rendere questa opzione più economica (attualmente oltre alcune migliaia di dollari USA per unità).

Usando l'idrogeno come combustibile

Esistono due modi principali per convertire l'energia chimica in idrogeno in energia utilizzabile (energia elettrica o energia termica). Entrambi questi approcci producono acqua come sottoprodotto.

Un modo primitivo e diretto di usare l'idrogeno è bruciarlo per generare calore, proprio come si usa il gas naturale per cucinare e riscaldare in casa.

A prova pianificata per l'Australia Meridionale mira a generare idrogeno utilizzando elettricità rinnovabile e quindi iniettarlo nella rete di distribuzione del gas locale. Questo modo di "miscelare" i gas può evitare i costi di costruzione di costose infrastrutture di consegna, ma comporta spese associate a modifiche alle condotte esistenti. Sono necessari studi approfonditi e test di questa attività.

Se utilizzato nelle celle a combustibile a idrogeno, l'energia viene prodotta quando l'idrogeno reagisce con l'ossigeno. Questa è la tecnologia utilizzata dalla NASA e da altri operatori nelle missioni spaziali e dalle case automobilistiche nelle auto a celle a combustibile a idrogeno. Al momento è il metodo più avanzato per l'utilizzo dell'idrogeno.

Alza il suono per questo lancio alimentato a idrogeno.

Funziona, ma lo accetteremo?

Considerazioni sulla sicurezza

Come combustibile, l'idrogeno ha alcune proprietà che lo rendono più sicuro rispetto ai carburanti più comunemente usati oggi, come il diesel e la benzina.

L'idrogeno non è tossico. È anche molto più leggero dell'aria, consentendo una rapida dispersione in caso di perdite. Ciò contrasta con l'accumulo di gas infiammabili in caso di perdite di gasolio e benzina, che possono causare esplosioni.

Tuttavia, l'idrogeno brucia facilmente nell'aria e si accende più facilmente della benzina o del gas naturale. Ecco perché le auto a idrogeno hanno serbatoi in fibra di carbonio così robusti - per prevenire perdite.

Laddove l'idrogeno viene utilizzato in ambienti commerciali come combustibile, sono state stabilite norme rigorose e misure efficaci per prevenire e rilevare le perdite e per scaricare l'idrogeno. Anche le applicazioni domestiche del combustibile a idrogeno dovrebbero affrontare questo problema.

Impatto sull'ambiente

Dal punto di vista ambientale, il ciclo ideale in un'economia dell'idrogeno prevede:

  • produzione di idrogeno attraverso l'utilizzo dell'elettrolisi per scindere l'acqua
  • consumo di idrogeno mediante reazione con ossigeno in una cella a combustibile, producendo acqua come sottoprodotto.

Se l'elettricità per l'elettrolisi è generata da fonti rinnovabili, l'intera catena del valore ha un impatto ambientale minimo ed è sostenibile.

Avvicinarsi a un'economia dell'idrogeno

L'elettricità a basso costo da fonti energetiche rinnovabili è la chiave per trasformare la produzione di idrogeno su larga scala in elettrolisi in Australia. A livello internazionale è già chiaro, ad esempio in Germania e Texas - l'idrogeno rinnovabile è competitivo in termini di costi nelle applicazioni di nicchia, sebbene non ancora per la fornitura su scala industriale.

Le tecniche per lo stoccaggio e la consegna devono essere migliorate in termini di costi ed efficienza e la produzione di celle a combustibile a idrogeno richiede progressi.

L'idrogeno è una fonte di energia desiderabile, poiché può essere prodotto in grandi quantità e conservato a lungo senza perdita di capacità. Perché è così leggero, lo è un modo economico per trasportare energia prodotto da fonti rinnovabili su grandi distanze (anche attraverso gli oceani).

Sostenuto da tecnologie avanzate, con un forte sostegno da parte dei governi e l'impegno di molte società multinazionali dell'energia e dell'automobile, il carburante a idrogeno collega l'energia rinnovabile con gli utenti finali in modo pulito e sostenibile.

Vediamo se l'idrogeno decolla.The Conversation

Circa l'autore

Zhenguo Huang, conferenziere senior, Università della Tecnologia di Sydney

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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