Idrogeno nell’edilizia: opportunità per il settore civile e industriale

07/01/2025 - L’idrogeno per l’edilizia rappresenta una delle opportunità più innovative nel contesto della transizione energetica e della decarbonizzazione. Questo vettore energetico, riconosciuto per la sua versatilità e sostenibilità, sta emergendo come una soluzione chiave per affrontare le sfide legate all’efficientamento energetico degli edifici e alla riduzione delle emissioni nel settore industriale, con particolare riferimento a comparti come cemento, ceramica, vetro e fonderie.
 
La Strategia Nazionale Idrogeno, presentata a Roma lo scorso 26 novembre dal Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, è stata elaborata per guidare il Paese verso gli obiettivi di decarbonizzazione entro il 2050.
 
Nei paragrafi seguenti esploreremo le strategie e le applicazioni previste per integrare l’idrogeno nell’edilizia, ponendo l’accento sul suo potenziale nel rivoluzionare l’efficienza energetica e i processi produttivi del settore.
 

Idrogeno: da gas tecnico a vettore energetico del futuro

Attualmente, l'idrogeno è prevalentemente utilizzato come gas tecnico, ovvero come materia prima (feedstock) per specifici processi industriali, tra cui la chimica, la raffinazione del petrolio e la produzione di fertilizzanti.
 
In ambito sperimentale, è impiegato anche come carburante in alcune applicazioni di mobilità sostenibile. Tuttavia, il suo utilizzo per la generazione di calore attraverso la combustione rimane ancora marginale.
 
In prospettiva, l'idrogeno potrebbe trasformarsi in un vero e proprio vettore energetico, grazie a due caratteristiche distintive:
 

• la possibilità di essere prodotto da tutte le fonti energetiche primarie, sia rinnovabili (biologiche e non) che fossili e nucleari;
• la sua versatilità in una vasta gamma di applicazioni finali.

 
Questo passaggio da gas tecnico a vettore energetico potrebbe ridefinire il ruolo dell'idrogeno nella transizione verso un sistema energetico sostenibile.
 

Idrogeno: prospettive internazionali, europee e nazionali

Nel 2019 l’IEA, l’Agenzia internazionale dell'energia, identifica nel suo Rapporto l'idrogeno come fondamentale per decarbonizzare settori come industria pesante e trasporti a lungo raggio.
 
A maggio 2024, IRENA, l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili, nel suo documento “Green hydrogen strategy: A guide to design”, ha censito 46 strategie nazionali (e sovranazionali) redatte e pubblicate in tutto il mondo, con priorità su sicurezza energetica, decarbonizzazione e sviluppo industriale.
 
A livello europeo, l’Unione posiziona l'idrogeno come leva strategica per raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. Il target fissato per il 2030 è quello di avere 10 milioni di tonnellate/anno di idrogeno rinnovabile prodotto e altrettanti importati.
 
Alcuni dei passi fondamentali sono:
 

• Strategia Europea sull’Idrogeno (COM/2020/301): costruire un'economia dell’idrogeno attraverso lo sviluppo di infrastrutture, tecnologie e certificazioni.
• Piano REPowerEU (2022): crescita dell’idrogeno verde per ridurre la dipendenza energetica dalla Russia.
• Terza direttiva sulle rinnovabili RED III (2023/2413): obblighi di uso di idrogeno rinnovabile: 42% nell’industria entro il 2030 e 60% entro il 2035.

 
Per quanto riguarda il contesto nazionale, l’Italia integra l’idrogeno nella propria strategia di decarbonizzazione riconoscendolo come elemento chiave per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione, in linea con il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC) 2030 e il Net Zero al 2050.
 
Il Paese intende costruire un sistema energetico resiliente, integrando fonti rinnovabili, biofuel, biometano, tecnologie CCS (Carbon Capture and Storage), e idrogeno a basse emissioni. In tale scenario il PNRR diventa decisivo per supportare iniziative dedicate come quella dell’Hydrogen Valleys, ecosistemi territoriali ove produrre idrogeno per favorire il suo impiego nelle industrie presenti in quel distretto e nel trasporto locale.
 

Obiettivi della Strategia Nazionale Idrogeno

La strategia si articola attraverso una matrice che vede diversi orizzonti temporali (breve, medio e lungo periodo) da qui al 2050 e una serie di tematiche trasversali allo sviluppo del settore dell’idrogeno che vanno affrontate parallelamente e che si intersecano inevitabilmente l’una con l’altra:
 

• Decarbonizzazione dei settori hard-to-abate: l’idrogeno è una soluzione cruciale per industrie difficilmente elettrificabili e per i trasporti pesanti, marittimi e aerei, grazie anche ai suoi derivati, come l’ammoniaca.
• Integrazione energetica: come vettore energetico, l’idrogeno può fungere da riserva flessibile per il sistema elettrico, accoppiandosi con le rinnovabili.
• Competitività economica: lo sviluppo di una filiera nazionale sull’idrogeno mira a posizionare l’Italia come leader in tecnologie sostenibili.
• Sicurezza energetica: diversificando gli approvvigionamenti, l’idrogeno riduce la dipendenza dai combustibili fossili.
• Hub energetico: la posizione geografica dell’Italia offre opportunità per diventare un nodo strategico per l’import-export di idrogeno in Europa.
• Sostenibilità certificata: sistemi di certificazione avanzati garantiranno emissioni ridotte e competitività internazionale.
• Ricerca e innovazione: investimenti in ricerca tecnologica rafforzeranno la filiera, migliorando competitività e sostenibilità.

 

Percorso temporale della Strategia:

• Breve termine (oggi-2030): avvio di progetti finanziati dal PNRR e sviluppo delle Hydrogen Valleys, per costruire ecosistemi locali di produzione e consumo.
• Medio termine (2030-2040): potenziamento del mercato con progetti su larga scala, infrastrutture avanzate e abbattimento dei costi.
• Lungo termine (2040-2050): centralizzazione della produzione e infrastrutture globali per raggiungere una penetrazione del 18% nei consumi industriali e del 30% nei trasporti.

 

La possibile domanda di idrogeno nel settore civile

Le normative comunitarie, come la direttiva sull’efficienza energetica, la direttiva sulla performance degli edifici e le regolazioni del settore non ETS, pongono un’enfasi crescente sull’efficientamento energetico del patrimonio edilizio. In questo contesto, l’Italia dovrà affrontare sfide significative, che tuttavia possono essere reinterpretate come opportunità per accelerare la transizione energetica.
 
Tra i principali elementi da considerare:
 

• Normative stringenti: dal 2025 le caldaie non saranno più incentivabili, anche quelle che comportano un miglioramento di efficienza come quelle a condensazione, accelerando la necessità di alternative sostenibili.
• Obiettivo di efficienza: più del 70% degli edifici italiani è stato costruito prima del 1980, sottolineando l'urgenza di interventi per migliorare l’efficienza energetica degli involucri e dei sistemi impiantistici.
• Infrastrutture dedicate: linee di trasporto esclusivamente per idrogeno sembrano improbabili nel breve termine. Tuttavia, il blending con biometano o la creazione di reti locali di gas rinnovabili (idrogeno e biometano) potrebbero rappresentare soluzioni praticabili.

 
In questo quadro, l’idrogeno potrebbe ricoprire un ruolo significativo nel medio-lungo termine per la decarbonizzazione del settore civile, con particolare riferimento a:
 

• Riscaldamento e cogenerazione: le caldaie a idrogeno o i sistemi di cogenerazione rappresentano soluzioni promettenti, soprattutto in edifici non connessi a reti di teleriscaldamento o dove le pompe di calore non sono applicabili.
• Blending: attualmente, parte delle apparecchiature a combustione immesse sul mercato è certificata per lavorare con miscele di metano e idrogeno fino al 20%, offrendo un'opzione transitoria.

 
Nonostante queste prospettive, la strategia nazionale sottolinea che l’uso dell’idrogeno nel settore civile non rappresenta una priorità. La difficoltà di effettuare stime precise sulla sua penetrazione è evidente, ma si ipotizza che il contributo competitivo dell’idrogeno alla decarbonizzazione del settore civile possa essere valutato al massimo in meno dell’1% del gas attualmente prelevato dalle reti di distribuzione.
 

Applicazioni dell’idrogeno nell’industria legata all’edilizia

I principali settori industriali nei quali, per contribuire alla loro decarbonizzazione, potrebbe essere utilizzato idrogeno, sono siderurgia e trasformazione dell’acciaio, fonderia (acciaio, ghisa e metalli non ferrosi), cemento, vetro, ceramica, carta, feedstock (raffinerie e chimica).
 
Secondo la Strategia l’uso dell’idrogeno nei settori legati all’edilizia produrrebbe i seguenti risultati.
 

Cemento

Il settore del cemento emette circa 20 Mt di CO2 all'anno in Italia, principalmente per la produzione di clinker. L’idrogeno potrebbe sostituire i combustibili fossili nel processo di cottura del clinker, contribuendo alla riduzione del 3% delle emissioni del settore.
 

Ceramica

Il gas naturale è ampiamente utilizzato per la cottura primaria, ma l’idrogeno potrebbe sostituirne fino al 30%, con un consumo stimato di 0,3 Mtep (tonnellate equivalenti di petrolio) entro il 2050. In sinergia con l'idrogeno, biometano ed elettrificazione potrebbero coprire le necessità energetiche.
 

Vetro

Il settore utilizza attualmente circa 12 TWh/anno di gas naturale, con una previsione di crescita a 15 TWh entro il 2050. L’idrogeno potrebbe sostituirne una quota significativa (stimata in 0,48 Mtep al 2050). La fusione ad alta temperatura e l’uso di vetro riciclato richiedono ulteriori studi per integrare idrogeno e combustibili alternativi.
 

Fonderie

L’idrogeno può sostituire i combustibili fossili nel processo di fusione e trattamenti termici, con un consumo stimato di 0,1 Mtep al 2050. Tuttavia, l’elettrificazione dei forni e il biometano potrebbero rappresentare soluzioni complementari.
 

Verso un futuro a idrogeno rinnovabile: transizione e prospettive

La strategia italiana punta in primis sul pieno sviluppo dell’idrogeno ottenuto da fonti rinnovabili, ovvero l'idrogeno rinnovabile elettrolitico prodotto tramite elettrolisi dell'acqua alimentata da energie rinnovabili come solare ed eolico.
 
Tuttavia, questa soluzione deve ancora affrontare ostacoli legati alla bassa maturità tecnologica, all'assenza di economie di scala consolidate e, in alcuni casi, ai costi elevati dell’energia elettrica necessaria per il processo.
 
Per questo motivo, nel breve termine, la strategia prevede un uso transitorio di idrogeno proveniente da altre fonti, tra cui:
 

• Idrogeno blu, ottenuto tramite reforming del metano con cattura e stoccaggio della CO2 (CCS);
• Idrogeno rosa, prodotto da energia nucleare;
• Idrogeno biogenico, derivato da biomasse attraverso pirolisi o gassificazione.

 
Con l’auspicabile riduzione dei costi delle tecnologie lungo la filiera delle rinnovabili e degli elettrolizzatori, e con il miglioramento continuo dell'efficienza di questi ultimi, l'idrogeno rinnovabile elettrolitico alimentato da FER potrà progressivamente affermarsi come la soluzione principale, rendendo concreta la visione di un sistema energetico decarbonizzato e sostenibile.