L’acqua per l’Economia dell’Idrogeno
Un aspetto poco trattato negli studi sull’idrogeno consiste nella quantificazione dei bisogni di acqua per la sua produzione. L’acqua è necessaria sia direttamente nella produzione dell’idrogeno, per scissione con l’elettrolisi o nel processo di reforming del metano, che indirettamente per il raffreddamento delle centrali elettriche per alimentare l’elettrolisi.
Lo studio non considera i costi e si basa su una produzione di 60 miliardi di kg di idrogeno nel 2030, parzialmente prodotti da elettrolisi con elettricità termoelettrica.
Il riferimento è nel paper: The Water Intensity of the Transitional Hydrogen Economy di Michael Webber
Una prima questione riguarda i consumi elettrici della produzione con elettrolisi; non si evince dal testo se i consumi comprendono la compressione e lo stoccaggio dell’idrogeno.
Analisi
Lo studio inizia quantificando la domanda futura di idrogeno in miliardi di kg; tra l’ipotesi di Turner (150), Kruger (104) e del National Research Council (60) scelgie quest’ultima, equivalente ad 1/3 dei consumi attuali di benzina e diesel totali negli Stati Uniti: 180 miliardi di galloni (dato che 1 kg H2 è equivalente ad un gallone di benzina o diesel).
Consumi diretti di acqua
Da un’efficienza teorica dell’elettrolisi che consuma 2,38 galloni (gl.) di acqua per kgH2 si arriva ad un consumo di 143 miliardi di galloni di H2O per produrre 60 miliardi di kgH2. La produzione di H2 da Steam reforming richiede 1,19 gl/kg come materia prima e 3,5 gl per il vapore.
L’elettrolisi richiede acqua per il raffreddamento delle centrali termoelettriche. Il vettoriamento ed il trattamento dell’acqua richiedono: da 0 a 0.014 kWh/gl e 0.085 kWh/gl, rispettivamente. Questi dati portano ad un consumo compreso da 0.2 a 0.24 kWh/kgH2.
Ne consegue che i consumi energetici per produrre H2 da elettrolisi sono, teoricamente 39.4 kWh/kgH2, mentre i reali, efficienza al 60%, salgono a 65.7 kWh/kgH2.
L’analisi mostra subito la sensibilità all’efficienza dell’elettrolisi della produzione di H2 mediante…elettrolisi! Questo nel caso in cui l’idrogeno è candidato a sostituire 1/3 dei consumi attuali totali di benzina e diesel negli Stati Uniti.
Lo studio non dice: “Simuliamo come potrebbe avvenire la produzione di H2 fra 30 anni”, bensì stima quanta acqua ed elettricità servono per produrlo con tecnologie attuali e per i bisogni automobilistici attuali.