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KeyPartners esamina pro e contro e le prospettive delle Fuel Cells, tecnologia per la produzione di energia elettrica "verde" da idrogeno e aria, candidata a essere un pilastro della transizione energetica
Quando si discute di futuro dell'energia e del processo di transizione energetica, le celle a combustibile (Fuel Cells) sono un argomento su cui si scontrano le opinioni di chi le considera il sacro graal dell'energia pulita e di chi, all'opposto, le liquida come promessa irrealizzabile.
KeyPartners, società di Executive Search e consulenza delle risorse umane che offre servizi specializzati e personalizzati per individuare i migliori talenti per i propri clienti, ha realizzato il white paper "Sostenibilità e innovazione - come le Fuel Cells possono trasformare l'industria energetica" per fare il punto della situazione.
Il report redatto da KeyPartners prende in esame gli aspetti ambientali, tecnologico/produttivi, economici e politici che ruotano intorno alle celle a combustibile, evidenziando sia le opportunità offerte dalla loro adozione attraverso dati di mercato, interviste a leader di aziende del settore e case history, sia le criticità tuttora da risolvere.
Fuel Cells: cosa sono
Le Fuel Cells sono generatori elettrochimici che sfruttano la reazione tra un combustibile, tipicamente l'idrogeno, e un comburente, l'ossigeno, per produrre energia elettrica, rilasciando vapore acqueo come sottoprodotto. Durante il processo non si ha l'intervento intermedio di un ciclo di combustione: ciò permette di ottenere rendimenti di conversione dal 50 al 70% più elevati rispetto ai motori endotermici. Inoltre, le emissioni degli impianti con celle a combustibile sono estremamente contenute e prive di inquinanti come l'anidride carbonica e gli ossidi di azoto. Tra l'altro, l'energia termica sviluppata nel corso della reazione elettrochimica può essere recuperata in impianti di cogenerazione.
Si contano a oggi sei tipologie di Fuel Cells, ognuna con caratteristiche specifiche per applicazioni diverse. Si va dalle Celle a membrana a scambio protonico (PEMFC), adatte al trasporto pubblico e di merci e ai generatori portatili, alle Celle a ossidi solidi (SOFC) ideali per applicazioni di generazione di energia stazionaria quali centrali elettriche o impianti di backup.
Un mercato in crescita
Il mercato delle Fuel Cells sta conoscendo una fase di rapida espansione, alimentata da una crescente attenzione alla sostenibilità e all'efficienza energetica. Se nel 2023 il mercato globale delle Fuel Cells ha generato un giro d'affari di oltre 7 miliardi di dollari, le proiezioni vedono una crescita significativa nei prossimi anni, fino a raggiungere poco meno di 58 miliardi di dollari entro il 2032, con un CAGR di circa il 25,89%1.
Il settore impiega una forza lavoro globale di 644.000 persone, con un incremento di oltre 30.000 dipendenti nell'ultimo anno. L'industria offre un panorama competitivo, con circa 4.330 aziende all'interno del suo ecosistema2.
Applicazioni
Le Fuel Cells, grazie alla loro efficienza, sostenibilità e capacità di ridurre le emissioni, stanno trovando applicazioni in vari settori. I riflettori sono puntati principalmente sull'automotive. In questo ambito, le Fuel Cells potrebbero svolgere un ruolo chiave nella decarbonizzazione dei trasporti.
Tuttavia, i vantaggi di questa tecnologia, quali le percorrenze superiori a 1000 km con un pieno di idrogeno e i tempi di rifornimento allineati a quelli dei prodotti petroliferi, scontano la concorrenza delle autovetture alimentate a batteria e l'assenza di reti di distribuzione. Ciò nonostante, le Fuel Cells stanno dimostrandosi competitive nel trasporto pubblico e di merci, dove la lunga autonomia è un fattore vincente.
Le Fuel Cells stanno trovando applicazioni significative in Giappone, Alaska e Svezia nella generazione stazionaria di energia in quanto offre una soluzione pulita per aree remote che hanno difficoltà a collegarsi alla rete elettrica o dove occorre garantire una fornitura energetica stabile a infrastrutture critiche.
Sfide e barriere
Il report di KeyPartners prende in esame le sfide tecnologiche e le barriere che ancora condizionano l'impatto delle celle a combustibile.
• L'idrogeno va ottenuto dall'acqua (o da gas naturale, biogas e syngas sottoposti a reforming) e portato allo stato liquido a -253°C per poter essere stoccato, trasportato e utilizzato nelle celle a combustione: queste procedure comportano elevati costi operativi e/o energetici. Una soluzione ottimale per ottenere idrogeno puro e "verde" potrebbe consistere nel ricavarlo dall'elettrolisi dell'acqua utilizzando come fonti di energia gli impianti fotovoltaici ed eolici. Questa integrazione con le FER avrebbe il vantaggio di creare sistemi energetici più affidabili e sostenibili. Quando l'energia prodotta dalle FER è disponibile in abbondanza, può essere utilizzata per produrre idrogeno verde. Quest'ultimo potrà essere immagazzinato e utilizzato nelle Fuel Cells per produrre energia quando l'apporto di energia rinnovabile sia insufficiente.
• L'elevato costo di produzione delle celle a combustibile e i problemi di corrosione e degrado nel tempo rappresentano ostacoli in via di superamento.
• Una delle maggiori criticità riguarda la creazione di un'infrastruttura di rifornimento di idrogeno. In Italia sono attivi solo 2 distributori per auto a idrogeno (Bolzano e Mestre) e altri 36 dovrebbero essere realizzati entro il 2026 con i fondi PNRR. La costruzione di queste reti richiede enormi investimenti in infrastrutture e la cooperazione tra enti pubblici e privati.
• Le politiche governative, infine, giocheranno un ruolo fondamentale nell'adozione delle Fuel Cells. Senza incentivi, come sussidi per l'acquisto di veicoli a idrogeno o investimenti in ricerca e sviluppo, la diffusione di queste tecnologie rischia di rallentare.
Quali prospettive?
Il futuro delle Fuel Cells appare promettente, con significativi sviluppi tecnologici in arrivo che potrebbero portare a un'espansione globale del loro utilizzo.
Le previsioni indicano che la tecnologia delle Fuel Cells subirà un miglioramento sostanziale in vari ambiti, tra cui efficienza, durabilità e costi. Con l'avanzamento delle tecnologie di produzione e immagazzinamento dell'idrogeno, inoltre, potrebbero trovare impiego anche in settori industriali pesanti ed energivori, dove il loro potenziale di decarbonizzazione risulterà particolarmente vantaggioso.
Tecnologie emergenti come la produzione di idrogeno verde tramite elettrolisi alimentata da fonti rinnovabili potrebbero giocare un ruolo cruciale nell'alimentare le Fuel Cells, rendendo l'intero ciclo energetico più sostenibile.