Competitività dell'idrogeno come tecnologia chiave: strategie e misure per l'economia tedesca

Competitività dell'idrogeno come tecnologia chiave: strategie e misure per l'economia tedesca

La trasformazione in un'economia neutrale climatica pone enormi sfide. L'idrogeno verde è considerato una tecnologia chiave e l'elemento decisivo della transizione energetica. Tuttavia, le analisi attuali mostrano che il costo dell'idrogeno è ancora significativamente più alto di quello dei combustibili fossili. Tuttavia, ci sono sviluppi promettenti: entro il 2030, l'idrogeno verde potrebbe già essere competitivo in alcune aree di applicazione se viene creato il giusto quadro politico. Ciò richiede estesi investimenti in impianti di produzione, infrastrutture e innovazioni tecnologiche, mentre allo stesso tempo deve essere garantito il valore aggiunto europeo.

L'attuale situazione dell'economia dell'idrogeno

Gli esperti si riferivano all'idrogeno come fonte di energia centrale del futuro e come "pezzo di puzzle della transizione energetica". Combina la sicurezza energetica, la neutralità climatica e la competitività in un concetto. Il governo federale tedesco ha riconosciuto questo significato e ha pubblicato la National Hydrogen Strategy (NWS) nel giugno 2020. Questa strategia costituisce le basi per l'istituzione di un'economia di idrogeno in Germania, in cui l'idrogeno verde genera, trasportato e infine utilizzato. L'obiettivo è ambizioso: entro il 2030, devono essere istituite impianti di generazione per idrogeno verde con una produzione totale di 10 gigawatt, nonché le capacità associate per la generazione di energia rinnovabile.

La Germania sta pianificando una rete di kernel di idrogeno di vasta portata per l'infrastruttura. Entro il 2027/28, una rete di partenza con oltre 1.800 chilometri deve essere costruita e di nuova costruzione di tubi idrogeno e circa 4.500 chilometri devono essere aggiunti in Europa. La pianificazione a lungo termine stabilisce che la rete dovrebbe crescere a 9.040 chilometri entro il 2032 e che le importanti posizioni di idrogeno in tutti gli stati federali dovrebbero combinare: porti, sedi di generazione e centri industriali. Già nel 2025, i primi 525 chilometri della rete devono entrare in funzione, il che rende più tangibile l'economia dell'idrogeno.

Nonostante questi piani ambiziosi, l'economia dell'idrogeno in Germania è ancora all'inizio. L'attuale ictus di mercato è più lento di quanto sperato. I produttori, le infrastrutture di trasporto e la domanda sono insufficientemente coordinate, il che frena la corsa dell'economia dell'idrogeno. Inoltre, i costi per l'idrogeno verde sono attualmente significativamente più alti rispetto alle fonti energetiche convenzionali.

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I fattori di costo e il divario di prezzo nell'idrogeno

L'attuale situazione dei costi rappresenta uno dei maggiori ostacoli per il mercato che gli studi di idrogeno verde presuppongono che nel 2030 i costi di produzione per l'idrogeno verde saranno ancora un fattore di 2,3 superiori rispetto ai combustibili fossili convenzionali. Questo divario di prezzo è un problema centrale per potenziali acquirenti e investitori.

Vari fattori contribuiscono agli alti costi. Nella pagina di produzione, sono principalmente i costi di capitale per gli elettrolisi e i costi di elettricità per il processo di elettrolisi. Tuttavia, i costi per gli elettrolisatori potrebbero scendere in modo significativo: da 660-1.050/kW nel 2020 a $ 230-380/kW nel 2030, come rapporto di McKinsey prevede a nome del Consiglio idrogeno. Inoltre, ci sono costi di trasporto e infrastruttura, nonché costi e tasse normativi che aumentano anche il prezzo.

L'aspetto del trasporto non dovrebbe essere sottovalutato: per il trasporto dal Nord Africa alla Germania occidentale, i costi sono stimati a circa 0,5 USD/kg. Nel caso di distanze più lunghe tramite lago, i costi di trasporto possono aumentare a causa della necessaria conversione nell'idrogeno liquido o del collegamento con fluidi portanti come LOHC o ammoniaca fino a 2-3/kg.

Tuttavia, ci sono prospettive positive per lo sviluppo dei prezzi a lungo termine. Dopo il 2035, i prezzi finali dei clienti per l'idrogeno potrebbero diminuire e affrontare il gas naturale. I principali driver per questo includono la degressione dei costi per la produzione di idrogeno e l'aumento dei prezzi della CO2 nell'ambito del commercio di emissioni. Nel 2045, i costi di approvvigionamento per l'idrogeno potrebbero quindi scendere a circa 11-15 CT/kWh. Per confronto: anche se il gas naturale in base alla progettazione della legge sull'energia dell'edificio 2045 non può più essere utilizzato, i prezzi ipotetici dei clienti di fine, in particolare a causa dell'aumento dei prezzi della CO2, aumenterebbero da 10 a 12 CT/kWh.

Misure politiche per promuovere la competitività

Al fine di aumentare la competitività dell'idrogeno verde, il governo federale tedesco ha introdotto vari strumenti politici. La strategia nazionale per idrogeno costituisce il quadro generale e contiene un totale di 37 misure per supportare un sollevamento di mercato per le tecnologie idrogeno e per stabilire le corrispondenti catene di valore. Ciò include, tra le altre cose, la creazione di condizioni del quadro giuridico che promuovono il passaggio a energie rinnovabili e idrogeno verde e promuovono l'espansione delle infrastrutture.

Un fattore cruciale per la competitività dell'idrogeno verde è il prezzo delle emissioni di CO2. Con un prezzo di CO2 di 100 euro/T CO2, significativamente più applicazioni per l'idrogeno verde sono competitive, incluso il traffico stradale e ferroviario, ma anche l'uso di materiali nelle raffinerie e nella produzione di acciaio. Anche con prezzi di CO2 tra 35 e 50 USD/T CO2, l'idrogeno blu (dal gas naturale con separazione di CO2) raggiunge la parità dei prezzi con idrogeno grigio (dal gas naturale senza separazione di CO2).

Nei prossimi anni, la Germania e l'UE promuoveranno la produzione di idrogeno verde, nonché la trasformazione dell'industria per la produzione neutrale climatica con diversi miliardi di euro. Il pacchetto di stimoli economici del 3 giugno 2020 fornisce fondi aggiuntivi di 9 miliardi di euro. Questi finanziamenti scorreranno in vari programmi come il programma nazionale per l'idrogeno e la tecnologia delle celle a combustibile con un massimo di 1,4 miliardi di euro nel periodo 2016-2026 o "Idea Concorrenza Repubblica dell'idrogenia".

Inoltre, il Ministero federale per gli affari economici e la protezione del clima (BMWK) ha concordato con la Commissione europea sul quadro normativo per la promozione delle centrali idrogeno. Sono stati formulati tre concetti per l'offerta per nuovi sistemi: "Sprinter", ibrido e pronto per H₂. L'obiettivo è scrivere 8,8 GW su nuove centrali elettriche che sono azionate con idrogeno dall'inizio e fino a 15 GW di centrali idrogeno che possono essere gestite temporaneamente con gas naturale fino a 2035 fino a quando non sono collegate alla rete idrogeno.

Innovazioni tecnologiche e potenziale di riduzione dei costi

La riduzione dei costi di produzione per l'idrogeno verde dipende in gran parte dalle innovazioni tecnologiche. In un white paper, Ramboll identifica vari punti di partenza per riduzioni dei costi nell'area della pianificazione del sistema, tra cui il ridimensionamento, la modularizzazione e lo sviluppo di soluzioni standardizzate. La riduzione dei costi dovrebbe essere utilizzata a livello di stack, sistema e sistema.

La corsa in alto del mercato è un fattore importante per ridurre i costi. L'aumento delle quantità di produzione può raggiungere effetti di scala che portano a minori costi unitari. Finora, investitori e sviluppatori di tecnologie per il potere-X e l'idrogeno verde hanno ipotizzato che i costi per la produzione e la fornitura di idrogeno avrebbero diminuito esclusivamente ampliando la capacità di elettrolisi e la crescente domanda. Tuttavia, queste previsioni ottimistiche per ridurre gli investimenti (Capex) non si sono ancora verificate. Un motivo importante di ciò è che l'ictus di mercato è più lento del previsto.

Un altro punto di partenza per ridurre i costi è migliorare l'efficienza dell'elettrolisi. La ricerca e lo sviluppo svolgono un ruolo centrale qui. Il governo federale promuove quindi specificamente la ricerca di base sull'idrogeno verde, con particolare attenzione alla ricerca sui materiali, agli studi di sistema e alle possibili tecnologie chiave della prossima e più generazione.

Concetti di espansione dell'infrastruttura e logistica

L'istituzione di una potente infrastruttura di idrogeno è un requisito di base per la competitività di questa fonte di energia. La rete prevista per il kernel idrogeno dovrebbe crescere a 9.040 chilometri entro il 2032, con circa il 40 percento delle linee in costruzione e il cambiamento dei tubi del gas naturale per l'altro circa il 60 percento. Il settore privato ha lo scopo di sostenere i costi totali di circa 19 miliardi di euro, con il supporto statale per il limite delle spese di rete.

L'ultimo miglio "è una sfida speciale: la questione di come i consumatori più piccoli che non sono direttamente residenti della rete di base possano ricevere un accesso via cavo all'idrogeno verde. In molti casi, sono attualmente in fase di creazione di soluzioni di isolamento dell'idrogeno che si basano sulle proprie capacità di generazione per l'idrogeno, integrate dall'acquisto e dalla consegna dell'idrogeno tramite camion dei serbatoi. Questi sono approcci funzionanti per la fase iniziale dell'economia dell'idrogeno, ma a medio -lungo termine, deve anche essere reso possibile per queste soluzioni insulari di connettersi alla rete nucleare pianificata.

Oltre al trasporto tramite il gasdotto, ci sono altri concetti logistici per l'idrogeno. Una conversione in idrogeno liquido (LH2) o il collegamento con i fluidi portanti (LOHC o ammoniaca) è necessaria per il trasporto su lunghe distanze per nave. Tuttavia, queste procedure sono associate a costi aggiuntivi. Se l'uso finale può avvenire direttamente come LH2 o ammoniaca, i costi di trasporto diminuiscono in modo significativo.

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Meccanismi di mercato e incentivi per i clienti

Al fine di stimolare la domanda di idrogeno verde, sono necessari vari meccanismi di mercato e incentivi per i potenziali acquirenti. Un problema centrale è attualmente che l'industria esita a investire in tecnologie idrogeno perché mancano incentivi economici. Un business case sostenibile può semplificare gli investimenti e creare domanda.

Un approccio promettente sono i contratti di carbonio per la differenza (CCFD), in cui lo stato compensa la differenza tra l'attuale prezzo di CO2 e i costi di evitamento della CO2 di un progetto climatico. Le aziende offrono questi strumenti per investimenti a lungo termine in tecnologie climatiche.

Altri importanti meccanismi di incentivazione sono le quote per l'idrogeno verde in alcuni settori, i vantaggi fiscali per gli utenti di idrogeno e i contratti di accettazione a lungo termine. Il rapporto McKinsey identifica 22 applicazioni finali per le quali l'idrogeno può rappresentare la soluzione più competitiva. Ciò include principalmente applicazioni nei settori del settore e del traffico.

Strategie di cooperazione e importazione internazionali

La Germania non sarà in grado di coprire i suoi requisiti di idrogeno esclusivamente per produzione interna. Pertanto, le strategie di importazione e la cooperazione internazionale sono di importanza cruciale. Il ministro della ricerca federale Bettina Stark-Watzinger ha sottolineato che la Germania non potrebbe coprire la necessità di idrogeno da solo e che una strategia di importazione è quindi importante come passo successivo.

Secondo uno studio di McKinsey, l'idrogeno importato potrebbe essere competitivo entro il 2030. Si dice che l'idrogeno verde dall'Arabia Saudita sia a Rotterdam per 3,1/kg di USD, anche per la pipeline di $ 1,9/kg. Questi percorsi di importazione potrebbero dare un contributo importante alla copertura dei requisiti di idrogeno tedesco.

Quando si progettano strategie di importazione, tuttavia, è necessario prestare attenzione a garantire che non vi sia dipendenza critica dai singoli paesi di consegna. Se i componenti essenziali o interi sistemi di elettrolisi dei singoli paesi non UE sono ottenuti in UE e Germania, esiste il rischio di tale dipendenza che potrebbe andare di pari passo con la perdita di catene di valore all'interno dell'UE.

Garantire il valore aggiunto europeo

Nel corso dell'ictus del mercato dell'idrogeno verde, l'idrogeno diventa una fonte di energia elementare per un'industria energetica rinnovabile con sicurezza. Insieme a questo, può svilupparsi un enorme mercato per le tecnologie idrogeno con un massimo di 5,4 milioni di nuovi posti di lavoro nell'Unione europea. È quindi importante creare i prerequisiti che i produttori europei possono garantire una posizione di mercato leader nella concorrenza globale.

Una sfida è che i concorrenti al di fuori dell'UE possono attualmente offrire tecnologie idrogeno fino al 50 % più economiche rispetto ai produttori europei. Ciò è spesso possibile attraverso costi salariali e energetici più bassi o a causa di enormi meccanismi di finanziamento statale in relazione agli incentivi del mercato locale. Al fine di garantire il valore aggiunto europeo, l'Associazione dell'idrogeno tedesco (DWV) chiede quindi criteri di resilienza negli strumenti di finanziamento pubblico dell'Unione europea.

Il ministro federale dell'economia Robert Habeck ha sottolineato che gli investimenti in idrogeno “investono nel nostro futuro. Nella protezione del clima, in lavori qualificati e sicurezza dell'energia ”. La strategia nazionale per idrogeno stabilisce il corso per una stretta collaborazione con i partner europei e internazionali.

Raccomandazioni concrete per l'azione per l'economia

Al fine di accelerare il mercato ad alta serie di idrogeno verde e di aumentare la sua competitività, sono richieste misure specifiche da parte dell'economia e della politica. Nella sua "Hyguide 2030", l'Associazione dell'idrogeno tedesco (DWV) ha sviluppato un totale di 85 misure per incorporare la produzione, l'applicazione e la domanda guidata dal mercato per i prodotti di idrogeno verde nei settori dell'industria, della chimica, della mobilità, dell'energia e del calore.

Una raccomandazione centrale è quella di accelerare il processo di pianificazione e approvazione per i progetti di idrogeno. Gli ostacoli esistenti all'alta serie dell'economia di mercato dell'idrogeno devono essere smantellati. Un altro punto importante è la combinazione di produzione in casa e importazioni strategiche per garantire una fornitura sufficiente di idrogeno verde.

Per la fase di transizione, dovrebbe essere seguito anche un approccio di apertura tecnologica, che consente anche l'uso di idrogeno blu (dal gas naturale con separazione di CO2) come soluzione temporanea fino a quando l'idrogeno verde è disponibile in quantità sufficienti e a prezzi competitivi. L'uso di idrogeno blu sarà indispensabile fino a quando l'idrogeno verde non sarà competitivo.

Un'altra misura importante è il coordinamento di tutti gli attori lungo la catena del valore dell'idrogeno. Produttori, operatori di rete, consumatori e politica devono lavorare a stretto contatto e unirsi per accelerare l'alta corsa dell'economia dell'idrogeno.

Prospettive per la competitività dell'idrogeno

L'idrogeno ha il potenziale per diventare una fonte di energia centrale in un'economia neutrale climatica. Al momento, tuttavia, l'ictus di mercato è ancora all'inizio e i costi per l'idrogeno verde sono significativamente più alti rispetto alle alternative fossili. Tuttavia, ci sono sviluppi promettenti che indicano una crescente competitività nei prossimi anni.

Secondo uno studio condotto da McKinsey, l'idrogeno di energia eolica dell'UE-Offshore e l'idrogeno importato potrebbero essere competitivi entro il 2030. Dopo il 2035, i prezzi finali dei clienti per l'idrogeno potrebbero diminuire e affrontare il gas naturale. Tuttavia, questo sviluppo positivo presuppone che il quadro politico sia costantemente orientato verso il sollevamento del mercato dell'idrogeno e gli investimenti necessari in produzione, infrastrutture e applicazioni.

L'istituzione di un'economia di idrogeno in Germania e in Europa offre enormi opportunità di crescita economica sostenibile e la creazione di posti di lavoro. Allo stesso tempo, affrontiamo importanti sfide, specialmente nella concorrenza internazionale. È importante garantire il valore aggiunto europeo e allo stesso tempo beneficiare dei vantaggi di un'economia globale di idrogeno.

L'idrogeno verde sarà disponibile in quantità sufficienti già nel 2030 se il governo federale prende tutte le opzioni per la corsa immediata dell'economia di mercato dell'idrogeno. Grazie a un chiaro approccio strategico con obiettivi concreti e verificabili, il governo federale deve concentrarsi su energie rinnovabili e idrogeno da esse prodotte. Questo crea sicurezza di pianificazione per tutti gli attori coinvolti.

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