Quale ruolo avrà l’idrogeno nella transizione energetica?

L'idrogeno svolgerà un ruolo importante nella transizione energetica. In particolare, l'idrogeno verde, prodotto utilizzando elettricità generata in modo sostenibile, potrebbe diventare un sostituto del gas naturale nell'industria, nella mobilità e negli edifici. Se da un lato le applicazioni concrete dell'idrogeno sono già pienamente operative, dall’altro c'è ancora molto da scoprire sulle proprietà di questo gas.
In Kiwa, l'esperto di materiali Sjoerd Jansma sta conducendo una ricerca sul fenomeno della permeabilità.

“La permeabilità è il movimento di una sostanza attraverso un materiale", spiega Sjoerd. “In un gasdotto, ad esempio, la concentrazione di gas all'interno del tubo è ovviamente più alta che all'esterno. A causa di questa differenza di concentrazione, le molecole di gas tendono a migrare da un lato all'altro, penetrando nella parete del tubo. La misura in cui ciò avviene dipende dalla sostanza, dal materiale di cui è composta la barriera e dalle condizioni ambientali. In generale, le materie plastiche sono più sensibili alla permeazione rispetto ai metalli"

Il gas si diffonde anche attraverso i gasdotti della rete esistente che trasporta il gas naturale.

“In realtà, si tratta di quantità molto piccole distribuite su distanze notevoli", dice Sjoerd. “Solo in situazioni particolari, in cui il gas può accumularsi e la ventilazione è insufficiente, possono insorgere dei pericoli. I rischi per la sicurezza, derivanti dalla permeazione del gas naturale, sono praticamente nulli. Non sono stati fissati limiti di permeazione nei requisiti o nelle linee guida internazionali, ma naturalmente si vuole conoscere il più possibile questo fenomeno ed essere in grado di quantificarlo in modo da poter passare dal gas naturale all'idrogeno gassoso sulla base di evidenze oggettive"

La permeazione dell'idrogeno attraverso un tubo, per esempio, viene misurata sul gas fuoriuscito all'esterno opportunamente campionato. Eseguendo le analisi del gas nel tempo, si determina l'esatto grado di permeazione. Uno dei metodi di misurazione che Kiwa utilizza a questo scopo è la gascromatografia: si inietta un campione di gas in un gascromatografo che separa l'idrogeno dagli altri componenti del gas e lo misura.

Nel 2018 Kiwa è stata incaricata dal fornitore di servizi pubblici olandese Netbeheer Nederland di studiare se l'attuale rete di gas naturale potesse essere utilizzata per il trasporto di idrogeno. La ricerca ha dimostrato che ciò è perfettamente possibile dopo aver effettuato aggiustamenti relativamente semplici.

“L'idrogeno richiama il gas naturale sotto molti aspetti", afferma Sjoerd. “Ci sono, tuttavia, anche importanti differenze. Ad esempio, le molecole di idrogeno si muovono più velocemente rispetto alle molecole di metano attraverso la parete di un tubo. Di conseguenza, il volume di gas che permea è maggiore, ma non lo è il contenuto energetico. Perciò la permeabilità dell'idrogeno raramente è più pericolosa di quella del gas naturale; ma, come citato precedentemente, questo dipende dalle circostanze e deve essere considerato di conseguenza"

Il fatto che con l'idrogeno si verifichi una maggiore permeazione rispetto al gas naturale potrebbe non essere un problema; tuttavia ci sono altri aspetti da tenere in considerazione.

“Sebbene la perdita di volume e di energia dovuta alla permeabilità sia trascurabile, l'idrogeno fuoriuscito rappresenta comunque una perdita economica. Ecco perché anche qui vale il motto: misurare è conoscere"