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 verso un'economia climaticamente neutra pone la Germania di fronte a sfide enormi. L'idrogeno verde è considerato una tecnologia chiave e un elemento cruciale della transizione energetica. Tuttavia, le analisi attuali mostrano che i costi dell'idrogeno sono ancora significativamente superiori a quelli dei combustibili fossili. Tuttavia, si profilano sviluppi promettenti: entro il 2030, l'idrogeno verde potrebbe già essere competitivo in alcuni settori applicativi, se si crea il giusto quadro politico. Ciò richiede ingenti investimenti in impianti di produzione, infrastrutture e innovazioni tecnologiche, garantendo al contempo la creazione di valore aggiunto a livello europeo.

La situazione attuale dell'economia dell'idrogeno

L'idrogeno è descritto dagli esperti come un vettore energetico chiave del futuro e il "pezzo mancante del puzzle della transizione energetica". Combina sicurezza energetica, neutralità climatica e competitività in un unico concetto. Il governo federale tedesco ha riconosciuto questa importanza e ha pubblicato la Strategia nazionale per l'idrogeno (NWS) nel giugno 2020. Questa strategia costituisce la base per la costruzione di un'economia dell'idrogeno in Germania, in cui l'idrogeno verde viene prodotto, trasportato e infine utilizzato. L'obiettivo è ambizioso: entro il 2030 impianti di produzione di idrogeno verde con una capacità totale di 10 gigawatt , nonché le relative capacità di generazione di energia rinnovabile.

La Germania sta pianificando una rete infrastrutturale completa per l'idrogeno. Entro il 2027/28, sarà completata una rete iniziale di oltre 1.800 chilometri di condotte per l'idrogeno convertite e di nuova costruzione, a cui se ne aggiungeranno circa 4.500 chilometri in tutta Europa. I piani a lungo termine prevedono un'espansione della rete fino a 9.040 chilometri entro il 2032, collegando i principali hub dell'idrogeno in tutti i Länder tedeschi: porti, siti di produzione e centri industriali. I primi 525 chilometri della rete dovrebbero essere operativi entro il 2025, rendendo più tangibile l'accelerazione dell'economia dell'idrogeno.

Nonostante questi ambiziosi piani, l'economia dell'idrogeno in Germania è ancora agli inizi. L'attuale espansione del mercato sta procedendo più lentamente del previsto. Produttori, infrastrutture di trasporto e domanda non sono sufficientemente allineati, il che ostacola lo sviluppo dell'economia dell'idrogeno. Inoltre, i costi dell'idrogeno verde sono attualmente significativamente più elevati rispetto ai vettori energetici convenzionali.

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Fattori di costo e divario di prezzo dell'idrogeno

L'attuale situazione dei costi rappresenta uno dei maggiori ostacoli all'espansione del mercato dell'idrogeno verde. Gli studi prevedono che nel 2030 i costi di produzione dell'idrogeno verde saranno ancora 2,3 volte superiori a quelli dei combustibili fossili convenzionali. Questo divario di prezzo rappresenta un problema cruciale per potenziali clienti e investitori.

Diversi fattori contribuiscono agli elevati costi. Dal punto di vista della produzione, i fattori principali sono i costi di capitale per gli elettrolizzatori e i costi dell'elettricità per il processo di elettrolisi. Tuttavia, il costo degli elettrolizzatori potrebbe diminuire significativamente: da 660-1.050 dollari/kW nel 2020 a 230-380 dollari/kW nel 2030, secondo un rapporto McKinsey commissionato dall'Hydrogen Council. I costi di trasporto e infrastrutturali, nonché i costi normativi e le imposte, contribuiscono ad aumentare ulteriormente il prezzo.

L'aspetto del trasporto non va sottovalutato: il trasporto dal Nord Africa alla Germania Ovest è stimato in circa 0,5 dollari al kg. Per distanze maggiori via mare, i costi di trasporto possono salire fino a 2-3 dollari al kg a causa della necessaria conversione in idrogeno liquido o dell'aggiunta di liquidi vettori come LOHC o ammoniaca.

Ciononostante, ci sono prospettive positive per l'andamento dei prezzi a lungo termine. Dopo il 2035, i prezzi dell'idrogeno per i clienti finali potrebbero scendere e avvicinarsi a quelli del gas naturale. Tra i principali fattori trainanti figurano il calo dei costi di produzione dell'idrogeno e l'aumento dei prezzi della CO2 nell'ambito dello scambio di quote di emissione. Entro il 2045, il costo dell'idrogeno potrebbe quindi scendere a circa 11-15 centesimi/kWh. A titolo di confronto, anche se il gas naturale non fosse più consentito nel 2045 secondo la bozza di legge sull'energia edilizia, i prezzi ipotetici per i clienti finali salirebbero a 10-12 centesimi/kWh, soprattutto a causa dell'aumento dei prezzi della CO2.

Misure politiche per promuovere la competitività

Per aumentare la competitività dell'idrogeno verde, il governo federale tedesco ha introdotto diversi strumenti politici. La Strategia Nazionale per l'Idrogeno fornisce il quadro generale e comprende un totale di 37 misure per sostenere l'espansione sul mercato delle tecnologie dell'idrogeno e per stabilire le relative catene del valore. Queste includono, tra le altre cose, la creazione di quadri giuridici che promuovano la transizione verso le energie rinnovabili e l'idrogeno verde, nonché l'espansione delle infrastrutture.

Un fattore cruciale per la competitività dell'idrogeno verde è il prezzo delle emissioni di CO2. A un prezzo della CO2 di 100 €/t CO2, un numero significativamente maggiore di applicazioni per l'idrogeno verde diventa competitivo, tra cui il trasporto su strada e su rotaia, nonché il suo utilizzo come materia prima nelle raffinerie e nella produzione di acciaio. Anche a prezzi della CO2 compresi tra 35 e 50 USD/t CO2, l'idrogeno blu (prodotto da gas naturale con cattura e stoccaggio del carbonio) raggiunge la parità di prezzo con l'idrogeno grigio (prodotto da gas naturale senza cattura e stoccaggio del carbonio).

La Germania e l'UE stanzieranno miliardi di euro di finanziamenti nei prossimi anni per incrementare la produzione di idrogeno verde e trasformare l'industria in una produzione a impatto climatico zero. Il pacchetto di stimolo economico del 3 giugno 2020 prevede ulteriori 9 miliardi di euro. Questi finanziamenti confluiranno in vari programmi, come il Programma Nazionale di Innovazione per la Tecnologia dell'Idrogeno e delle Celle a Combustibile, con uno stanziamento fino a 1,4 miliardi di euro tra il 2016 e il 2026, e il "Concorso di Idee: Repubblica dell'Idrogeno Germania".

Inoltre, il Ministero Federale dell'Economia e della Protezione del Clima (BMWK) ha raggiunto un accordo con la Commissione Europea sul quadro normativo per la promozione delle centrali elettriche a idrogeno. Sono stati formulati tre concetti per la gara d'appalto di nuovi impianti: "Sprinter", "Hybrid" e "H₂-Ready". L'obiettivo è quello di mettere a gara 8,8 GW di nuove centrali elettriche che saranno alimentate a idrogeno fin dall'inizio, nonché fino a 15 GW di centrali elettriche a idrogeno entro il 2035 che potranno essere temporaneamente alimentate a gas naturale fino al momento della connessione alla rete dell'idrogeno.

Innovazioni tecnologiche e potenziale di riduzione dei costi

La riduzione dei costi di produzione dell'idrogeno verde dipende in modo significativo dalle innovazioni tecnologiche. In un white paper, Ramboll individua diversi punti di partenza per la riduzione dei costi nella progettazione degli impianti, tra cui la scalabilità, la modularizzazione e lo sviluppo di soluzioni standardizzate. Queste riduzioni dei costi dovrebbero essere implementate a livello di stack, sistema e impianto.

L'accelerazione del mercato è di per sé un fattore chiave per la riduzione dei costi. L'aumento dei volumi di produzione consente economie di scala, con conseguente riduzione dei costi unitari. Investitori e sviluppatori di tecnologie Power-to-X e dell'idrogeno verde presumevano in precedenza che i costi di produzione e fornitura di idrogeno sarebbero diminuiti semplicemente grazie all'espansione della capacità di elettrolisi e al contemporaneo aumento della domanda. Tuttavia, queste previsioni ottimistiche di riduzione delle spese in conto capitale (CAPEX) non si sono ancora concretizzate. Uno dei motivi principali è che l'accelerazione del mercato sta procedendo più lentamente del previsto.

Un altro approccio per ridurre i costi è il miglioramento dell'efficienza dell'elettrolisi. La ricerca e lo sviluppo svolgono un ruolo centrale in questo ambito. Il governo federale tedesco sta quindi finanziando specificamente la ricerca di base sull'idrogeno verde, con particolare attenzione alla ricerca sui materiali, agli studi sui sistemi e alle potenziali tecnologie chiave per le generazioni future.

Espansione delle infrastrutture e concetti logistici

Lo sviluppo di un'infrastruttura per l'idrogeno ad alte prestazioni è un prerequisito fondamentale per la competitività di questo vettore energetico. Si prevede che la rete principale dell'idrogeno aumenterà fino a 9.040 chilometri entro il 2032, con circa il 40% dei gasdotti di nuova costruzione e il restante 60% dei gasdotti esistenti riconvertiti. I costi totali, pari a circa 19 miliardi di euro, saranno sostenuti dal settore privato, con il sostegno pubblico attraverso limiti alle tariffe di rete.

Una sfida particolare risiede nell'"ultimo miglio", ovvero nel modo in cui i consumatori più piccoli, non direttamente collegati alla rete centrale, possono accedere all'idrogeno verde tramite gasdotti. Attualmente, stanno emergendo numerose soluzioni isolate per l'idrogeno, che si basano su capacità di produzione proprie, integrate dall'acquisto e dalla consegna dell'idrogeno tramite autocisterne. Si tratta di approcci praticabili per la fase iniziale dell'economia dell'idrogeno, ma nel medio-lungo termine, queste soluzioni isolate dovranno anche essere collegate alla rete centrale pianificata.

Oltre al trasporto tramite condotte, esistono altri concetti logistici per l'idrogeno. Per il trasporto su lunghe distanze via nave, è necessaria la conversione in idrogeno liquido (LH₂) o la combinazione con liquidi vettori (LOHC o ammoniaca). Tuttavia, questi processi comportano costi aggiuntivi. Se l'utilizzo finale può avvenire direttamente come LH₂ o ammoniaca, i costi di trasporto diminuiscono significativamente.

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Meccanismi di mercato e incentivi per gli acquirenti

Per stimolare la domanda di idrogeno verde, sono necessari diversi meccanismi di mercato e incentivi per i potenziali clienti. Un problema chiave al momento è che l'industria è riluttante a investire nelle tecnologie dell'idrogeno a causa della mancanza di incentivi economici. Un business case valido può facilitare gli investimenti e creare domanda.

Un approccio promettente è rappresentato dai Contratti per Differenza di Carbonio (CCfD), in cui il governo compensa la differenza tra il prezzo attuale della CO2 e i costi effettivi di riduzione delle emissioni di CO2 di un progetto a basso impatto climatico. Questi strumenti offrono alle aziende la sicurezza di pianificare investimenti a lungo termine in tecnologie a basso impatto climatico.

Altri importanti meccanismi di incentivazione includono quote per l'idrogeno verde in determinati settori, agevolazioni fiscali per gli utilizzatori di idrogeno e accordi di prelievo a lungo termine. Il rapporto McKinsey individua 22 applicazioni finali per le quali l'idrogeno può rappresentare la soluzione più competitiva. Tra queste, in particolare, rientrano le applicazioni nell'industria e nel settore dei trasporti.

Cooperazione internazionale e strategie di importazione

La Germania non sarà in grado di soddisfare il proprio fabbisogno di idrogeno esclusivamente con la produzione nazionale. Pertanto, strategie di importazione e cooperazione internazionale sono cruciali. La Ministra Federale per la Ricerca, Bettina Stark-Watzinger, ha sottolineato che la Germania non può soddisfare da sola la propria domanda di idrogeno e che una strategia di importazione rappresenta quindi un importante passo successivo.

Secondo uno studio di McKinsey, l'idrogeno importato potrebbe essere competitivo entro il 2030. Si prevede che l'idrogeno verde proveniente dall'Arabia Saudita sarà disponibile a Rotterdam a 3,10 dollari al kg e persino a 1,90 dollari al kg tramite gasdotto dall'Algeria. Queste rotte di importazione potrebbero contribuire in modo significativo a soddisfare la domanda di idrogeno della Germania.

Tuttavia, nella progettazione delle strategie di importazione, è necessario prestare attenzione a evitare di creare una dipendenza critica dai singoli paesi fornitori. Se l'UE e la Germania si riforniscono di componenti essenziali o interi impianti di elettrolisi da singoli paesi terzi, si rischia di creare una dipendenza di questo tipo, con conseguente potenziale perdita di catene del valore all'interno dell'UE.

Garantire la creazione di valore europeo

Con l'espansione del mercato dell'idrogeno verde, l'idrogeno sta diventando un vettore energetico fondamentale per un'economia basata su energie rinnovabili e sicura. Ciò potrebbe portare allo sviluppo di un enorme mercato per le tecnologie dell'idrogeno, creando fino a 5,4 milioni di nuovi posti di lavoro nell'Unione Europea. È quindi fondamentale creare sin da ora le condizioni che consentano ai produttori europei di conquistare una posizione di leadership sul mercato nella competizione globale.

Una sfida è rappresentata dal fatto che i concorrenti extra-UE possono attualmente offrire tecnologie a idrogeno fino al 50% più economiche rispetto ai produttori europei. Ciò è spesso dovuto a costi di manodopera ed energia inferiori, oppure a ingenti sussidi governativi combinati con incentivi di mercato locali. Per salvaguardare la creazione di valore europeo, l'Associazione Tedesca per l'Idrogeno (DWV) chiede pertanto criteri di resilienza negli strumenti di finanziamento pubblico dell'Unione Europea.

Il ministro federale dell'economia Robert Habeck ha sottolineato che gli investimenti nell'idrogeno rappresentano "un investimento nel nostro futuro: nella protezione del clima, nei posti di lavoro qualificati e nella sicurezza energetica". La strategia nazionale per l'idrogeno traccia il percorso per una stretta collaborazione con i partner europei e internazionali.

Raccomandazioni specifiche per l'azione per l'economia

Per accelerare l'espansione del mercato dell'idrogeno verde e aumentarne la competitività, sono necessarie misure concrete da parte sia dell'industria che dei responsabili politici. L'Associazione Tedesca per l'Idrogeno (DWV) ha elaborato un totale di 85 misure nella sua "HyGuide 2030", pensate per stimolare la produzione, l'applicazione e la domanda di idrogeno verde, trainata dal mercato, nei settori industriale, chimico, della mobilità, energetico e del riscaldamento.

Una raccomandazione fondamentale è quella di accelerare i processi di pianificazione e approvazione dei progetti sull'idrogeno. Gli ostacoli esistenti all'avvio dell'economia di mercato dell'idrogeno devono essere rimossi. Un altro punto importante è la combinazione di produzione nazionale e importazioni strategiche per garantire un approvvigionamento sufficiente di idrogeno verde.

Per la fase di transizione, è opportuno adottare un approccio tecnologicamente neutrale, che consenta anche l'utilizzo dell'idrogeno blu (da gas naturale con cattura di CO2) come soluzione transitoria, finché l'idrogeno verde non sarà disponibile in quantità sufficienti e a prezzi competitivi. L'utilizzo dell'idrogeno blu sarà indispensabile finché l'idrogeno verde non sarà competitivo.

Un'altra misura importante è il coordinamento di tutti gli attori coinvolti nella filiera dell'idrogeno. Produttori, gestori di rete, consumatori e decisori politici devono collaborare strettamente e agire nella stessa direzione per accelerare l'espansione dell'economia dell'idrogeno.

Prospettive per la competitività dell'idrogeno

L'idrogeno ha il potenziale per diventare un vettore energetico chiave in un'economia climaticamente neutra. Attualmente, tuttavia, la crescita del mercato è ancora in una fase iniziale e i costi dell'idrogeno verde sono significativamente più elevati rispetto a quelli delle alternative basate sui combustibili fossili. Ciononostante, si registrano sviluppi promettenti che indicano un aumento della competitività nei prossimi anni.

Secondo uno studio di McKinsey, l'idrogeno prodotto dall'energia eolica offshore dell'UE, così come l'idrogeno importato, potrebbe essere competitivo entro il 2030. Dopo il 2035, i prezzi dell'idrogeno per i clienti finali potrebbero scendere e avvicinarsi a quelli del gas naturale. Tuttavia, questo sviluppo positivo dipenderà dal costante allineamento del quadro politico con l'espansione del mercato dell'idrogeno e dagli investimenti necessari in produzione, infrastrutture e applicazioni.

Lo sviluppo di un'economia dell'idrogeno in Germania e in Europa offre enormi opportunità per una crescita economica sostenibile e la creazione di posti di lavoro. Allo stesso tempo, ci troviamo ad affrontare sfide importanti, soprattutto nella concorrenza internazionale. È essenziale garantire la creazione di valore in Europa, beneficiando al contempo dei vantaggi di un'economia globale dell'idrogeno.

L'idrogeno verde sarà disponibile in quantità sufficienti già nel 2030 se il governo tedesco coglierà tutte le opportunità per accelerare immediatamente l'economia di mercato dell'idrogeno. Attraverso un chiaro approccio strategico con obiettivi concreti e verificabili, il governo tedesco deve concentrarsi sulle energie rinnovabili e sull'idrogeno da esse prodotto. Ciò creerà certezza di pianificazione per tutti gli stakeholder.

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