Gli obiettivi di neutralità climatica del Giappone: idrogeno verde da eolico offshore prodotto in Cina. Lo studio

Il governo giapponese ha annunciato un impegno per l’azzeramento delle emissioni nette di gas serra entro il 2050, prevede un ruolo importante per l’idrogeno nella futura economia energetica della nazione. A tal riguardo, lo studio Production of hydrogen from offshore wind in China and cost-competitive supply to Japan, pubblicato su Nature, esplora la possibilità che una fonte significativa di vettore H2 possa essere generata dall’elettrolisi alimentata energia eolica offshore prodotta in Cina. 

L’idrogeno potrebbe essere consegnato al Giappone sia come liquido, sia legato a un vettore chimico come il toluene, o come componente dell’ammoniaca. Il documento presenta un’analisi dei fattori che determinano il costo finale dell’H2, comprese le spese per la produzione, lo stoccaggio, la conversione, il trasporto e il trattamento a destinazione. I ricercatori concludono affermando che la fonte cinese potrebbe essere fornita a un volume e un costo coerenti con le proiezioni future idealizzate del Giappone.

I combustibili fossili rappresentano attualmente l’87% del consumo di energia primaria del Giappone, responsabile delle emissioni annue di 1,1 gigatonnellate (Gt) di CO₂ ripartite come segue: produzione di elettricità 43%, industria 28%, trasporti 19% e altri 10%. In particolare, oltre il 95% del consumo di combustibili fossili in Giappone è fornito dalle importazioni.

Come anticipato, i piani del Giappone per il suo futuro energetico a basse emissioni di carbonio prevedono un ruolo importante per l’idrogeno. I principali tipi di idrogeno includono grigio, nero, blu e verde. L’attuale domanda annuale di H2 in Giappone ammonta a 1,3 megatoni (Mt) ed è consumata principalmente dal settore industriale, compresa la raffinazione del petrolio e la produzione di ammoniaca e prodotti petrolchimici.

Una fornitura abbondante e a basso costo di idrogeno è un requisito indispensabile per raggiungere l’obiettivo di una futura economia decarbonizzata. Il Giappone ha fissato obiettivi di prezzo per la fornitura di idrogeno a basse emissioni di carbonio a $ 3 kg ⁻¹ entro il 2030, scendendo a $ 2 kg ⁻¹ entro il 2050. L’obiettivo finale è quello di avere il prezzo dell’idrogeno competitivo con i costi futuri previsti per il gas naturale, quest’ultimo stimato in circa $ 10 per milione di unità termiche britanniche. Il prezzo dell’idrogeno su base equivalente in energia ammonterebbe a circa $ 1,4 kg ^-1. Il prezzo di $ 2 kg ⁻¹ previsto per il 2050 presuppone un premio per consentire i benefici ambientali dell’idrogeno o equivalentemente una penalità per la CO₂ emissioni associate al consumo alternativo di gas naturale.

Secondo le previsioni dell’Agenzia internazionale per l’energia, la produzione nazionale di idrogeno verde da energia rinnovabile in Giappone costerà circa $ 6 kg ⁻¹ per il 2030, notevolmente superiore al corrispondente obiettivo di $ 3 kg ⁻¹ , riflettendo gli elevati costi della produzione domestica di elettricità rinnovabile. Pertanto, la visione del Giappone per la sua futura economia dell’idrogeno prevede una fornitura significativa dalle importazioni. Nel caso di forniture convertite in ammoniaca, l’idrogeno potrebbe essere recuperato prima del suo eventuale utilizzo in Giappone o in alternativa l’ammoniaca potrebbe essere utilizzata direttamente come fonte di energia a zero emissioni di carbonio o come materia prima chimica. Nel caso dell’idrogeno legato al toluene, formando metilcicloesano (MCH), l’idrogeno potrebbe essere prelevato dal vettore per il dispiegamento a destinazione e il toluene potrebbe essere riportato al suo punto di origine per facilitare un’alimentazione aggiuntiva. Le potenziali fonti estere includono forniture provenienti, tra l’altro, da Australia, Nuova Zelanda, Brunei, Arabia Saudita e Norvegia, con costi di importazione previsti nel 2030 rispettivamente di $ 3–4 e $ 3–7 kg ⁻¹ , per l’idrogeno verde e blu. In sintesi, le forniture di idrogeno dalle fonti attualmente previste sono relativamente costose rispetto agli obiettivi della nazione.

La risorsa eolica offshore in Cina potrebbe fornire potenzialmente fino a 12 petawattora di elettricità all’anno, circa quattro volte la domanda di energia eolica prevista a livello nazionale per il 2050. Il vantaggio di questa fonte offshore per la Cina riguarda l’ampia gamma di ambienti con profondità dell’acqua inferiori a 60 metri nella zona economica esclusiva della nazione, che contribuisce a una significativa riduzione dei costi per la produzione di energia eolica. L’analisi suggerisce che la Cina potrebbe fornire una fonte di idrogeno verde competitiva in termini di costi anche superiore alle quantità, 20 Mt anno⁻¹, previste nell’obiettivo giapponese per il 2050. 

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