L’energia eolica offshore è rapidamente emersa come uno dei pilastri più promettenti della transizione energetica rinnovabile globale. Vast, coerente e potente, i venti che soffiano attraverso gli oceani del mondo portano abbastanza energia per alimentare intere economie più volte. Come le nazioni intensificano i loro impegni per le emissioni di vento netto, il matrimonio di vento offshore con la produzione di idrogeno verde ha catturato l’immaginazione di politici, ingegneri e investitori.

La sinergia tra vento e idrogeno offshore e verde

Il concetto è elegantemente semplice: prendere l'elettricità generata dalle turbine eoliche offshore e alimentarla in un elettrolizzatore, che utilizza la corrente per scissione dell'acqua (H2O) in idrogeno (H2) e ossigeno (O2). Quando l'elettricità viene da una fonte rinnovabile come vento offshore, l'idrogeno risultante viene definito "idrogeno verde".

La tecnologia dell'elettrolisi è avanzata rapidamente. Le due tecnologie dominanti, l'elettrolisi alcalina e la membrana di scambio protone (PEM) sono di forza. I sistemi alcalini sono maturi e relativamente bassi, mentre gli elettrolizzatori PEM offrono tassi di rampa più rapidi e un'impronta più piccola, rendendoli ideali per l'accoppiamento con l'energia rinnovabile variabile.

Vantaggi del vento offshore per la produzione di idrogeno

Mentre le rinnovabili onshore possono anche alimentare l'elettrolisi, il vento offshore offre vantaggi unici che lo rendono particolarmente adatto per la produzione di idrogeno verde su larga scala.

  • Risorsa di qualità e di qualità:[ Le velocità eoliche offshore sono generalmente superiori al 20-40% rispetto alla terra e sono molto meno variabili. Ciò significa che le turbine eoliche offshore possono generare elettricità per più ore all'anno, spesso superiori a 4.000 ore di carico pieno.
  • Potente di scala massiva: L’oceano offre uno spazio quasi illimitato, privo di conflitti di uso terra, restrizioni di zonizzazione o problemi di impatto visivo. Le aziende eoliche offshore possono essere progettate con capacità di 1-10 GW, ben oltre i limiti della maggior parte dei progetti onshore.
  • La vicinanza dei più grandi cluster industriali del mondo – raffinerie, impianti di acciaio, fabbriche chimiche, porti – alle coste – è possibile costruire parchi eolici offshore relativamente vicino a questi centri di domanda, riducendo al minimo le perdite di trasmissione e la necessità di trasporto energetico a lunga distanza. Inoltre, i siti costieri sono luoghi ideali per la costruzione di impianti di conversione dell'idrogeno o dell'iquefazione.
  • Complementary ad altre rinnovabili:[] Il vento offshore spesso raggiunge i picchi in tempi diversi rispetto all'energia solare, e in molte regioni la sua produzione è più alta durante i mesi invernali quando la domanda di energia è più grande. L'accoppiamento del vento offshore con il solare onshore o le batterie può creare un mix di energia rinnovabile più equilibrato, migliorando l'utilizzo di elettrolizzanti e riducendo i costi di produzione di idrogeno.

L'economia di esportazione dell'idrogeno verde

La visione di un mercato globale dell'idrogeno si sta mettendo a punto, con paesi che possiedono abbondanti risorse rinnovabili (soprattutto vento offshore) che si posizionano come esportatori di idrogeno verde. A differenza dell'elettricità, che è difficile da trasmettere in tutti i continenti, l'idrogeno può essere trasportato come gas compresso tramite pipeline, come liquido criogenico a −253 °C, o convertendolo in un vettore di idrogeno come l'a (NH-3) o le regioni di trasporto organiche di trasporto a lunga distanza.

Regioni e mercati di importazione

L’Australia ha una capacità di approvvigionamento di idrogeno complementare, che è il più grande produttore di idrogeno offshore di Singapore, e che ha già fornito l’energia solare offshore, e che ha una capacità di produzione di idrogeno più grande del mondo.

Requisiti di infrastruttura per l'esportazione

Per realizzare un mercato di esportazione funzionante, sono necessari diversi tipi di infrastrutture per la distribuzione di cavi sottomarine ad alta tensione o di tubazioni idrogeno offshore per portare energia da turbine a elettrolizzatori, o su piattaforme offshore dedicate.

Superare le sfide per la visibilità commerciale

Nonostante la promessa, diverse barriere significative si trovano tra i progetti di inizio fase di oggi e un'industria completamente commerciale offshore-wind-to-idrogeno, che affrontano costi, tecnologia e politica.

Percorsi di riduzione dei costi

Il costo livellato di idrogeno verde (LCOH) dal vento offshore rimane superiore a quello dell’idrogeno grigio (prodotto da gas naturale con cattura di carbonio) o anche di idrogeno verde onshore. Le stime di oggi variano da 3 a 7 euro al kg, contro 1–€2 per kg per idrogeno grigio, a seconda della posizione, della scala di progetto e del prezzo dell’elettricità.

Hurds Tecnologico

L'elettrolisi attiva su una piattaforma offshore è non banale. L'apparecchiatura deve resistere alla nebbia del sale, alla corrosione, alle onde della tempesta e al movimento della piattaforma. La manutenzione è costosa e logisticamente complessa. Molti progetti iniziali stanno mettendo gli elettrolizzatori a terra, più vicino alle basi di manutenzione e alle connessioni della rete, ma la visione finale include la produzione di idrogeno offshore per evitare il costo e la perdita di inviare energia a terra.

Politica e Quadri Regolatori

L’Unione europea ha stabilito il passo con le sue leggi delegate che definiscono “l’idrogeno rinnovabile di origine non biologica” (RFNBO) e che richiedono l’addizionalità dell’approvvigionamento di energia rinnovabile.Gli Stati membri stanno introducendo contratti di carbonio per la differenza (CCfD) per coprire il premio verde, garantendo essenzialmente un prezzo fisso di sciopero per gli investitori verdi.

Studi di casi e progetti pilota

Diversi progetti pionieristici stanno de-rilevando la tecnologia e fornendo dati reali:

  • Hywind Tampen (Norway): Sebbene costruito principalmente per piattaforme di energia eolica e gas, questo parco eolico galleggiante offshore comprende un piccolo pilota di produzione di idrogeno per testare l'integrazione.
  • AquaVentus (Germania):[] Una visione su larga scala per 10 GW di vento offshore nel Mare del Nord dedicata interamente alla produzione di idrogeno, con tubazioni che portano l'idrogeno a riva.
  • PosHYdon (Paesi Bassi):[] Un progetto di Neptune Energy, Gasunie, e altri per mettere l'elettrolisi su una piattaforma di gas offshore esistente e testare la produzione di idrogeno in condizioni reali offshore.
  • H2Mare (Germania):]] Parte del programma di punta dell'idrogeno del governo tedesco, questo progetto si concentra sulla produzione di idrogeno offshore utilizzando l'accoppiamento diretto dell'energia eolica, l'elettrolisi dell'acqua di mare e l'idrogeno nei campi di gas impoveriti.

Queste iniziative, insieme a decine di altre in Giappone, Regno Unito e Danimarca, stanno costruendo l'esperienza necessaria per aumentare la scalabilità, e i loro risultati informeranno la progettazione di sistemi di vento-idrogeno offshore di nuova generazione.

Proiezioni di Outlook e di mercato

Secondo la Global Hydrogen Review 2023, i progetti di idrogeno rinnovabile potrebbero raggiungere 38 GW di capacità di elettrolisi entro il 2030, sebbene molti rimangano alle prime fasi. La quota di progetti off-shore-wind-dedicati è in crescita, soprattutto in Europa.

Considerazioni ambientali e sociali

I grandi parchi eolici alterano gli ecosistemi marini, influenzano le rotte migratorie degli uccelli e creano rumori subacquei durante la costruzione. La produzione idrogeno consuma acqua dolce; l'utilizzo dell'acqua marina richiede desalinizzazione, che aggiunge costi ed energia. Gli studi devono pesare il vantaggio netto di questi impatti locali.

Conclusioni

L'energia eolica offshore per la produzione di idrogeno e i mercati dell'esportazione è al nesso di due tendenze potenti: la rapida espansione dell'energia rinnovabile offshore e la spinta globale a decarbonizzare i settori a forte abbagliamento. Con i suoi fattori ad alta capacità, il potenziale di scala enorme, e la prossimità sia alla domanda industriale che alle rotte internazionali di trasporto, il vento offshore offre un percorso unico per produrre idrogeno verde ai volumi necessari per far passare un significativo disente in termini di emissioni globali.