Riscaldamento ad idrogeno: che cos’è e le offerte sul mercato

di Claudio Riccardi del 29 novembre 2016

Un nuovo paradigma nella gestione energetica? Analizziamo gli impianti di riscaldamento ad idrogeno e le loro prospettive future.

Di cosa si parla, quando si parla di riscaldamento ad idrogeno? Si parla di fornire energia elettrica all’ambiente domestico sfruttando un sistema di celle alimentate da combustibile a idrogeno. Non è fantascienza ma pura realtà, già sperimentata nelle abitazioni di paesi come il Giappone. Della grandezza di una valigia.

Riscaldamento ad idrogeno: differenze rispetto agli altri sistemi

Un sistema di riscaldamento ad idrogeno è posto nelle immediate vicinanze di un serbatoio che funge da boiler. Nel processo di produzione di energia elettrica le celle combustibili emanano calore. Questo è sufficiente a riscaldare l’acqua per l’intera casa.

L’ossigeno utilizzato dalle celle a combustibile proviene dall’aria, mentre l’idrogeno viene estratto dal gas naturale attraverso un dispositivo. Ma uno dei sottoprodotti della combustione è molto velenoso e tristemente noto per i tragici incidenti che ha provocato: il monossido di carbonio.

Così il sistema è in grado di estrarre nuovo ossigeno che, unito al monossido di carbonio, serve a creare anidride carbonica, contribuendo al riscaldamento globale, e senza essere altamente pericoloso se inalato.

Così le celle a combustibile garantirebbero emissioni di gas serra inferiori di un terzo rispetto agli attuali sistemi di riscaldamento. Il tutto senza essere pericolose come una stufa a legna o uno scaldabagno a gas. Tuttavia il loro maggiore svantaggio è rappresentato dai costi di produzione, ancora molto alti. Ma vediamo meglio a che punto siamo oggi.

Riscaldamento ad idrogeno: lo stato dell’arte oggi

Il riscaldamento ad idrogeno è una realtà ancora in evoluzione. Poche aziende propongono sistemi acquistabili anche dai privati e molto resta ancora da fare. Spesso si è ancora ad una fase di prototipo e numerosi gruppi di ricerca sono al lavoro per combinare l’idrogeno ad altre fonti di energia rinnovabili.

Un’idea che si sta sviluppando è l’idrogeno combinato con gli impianti fotovoltaici. Durante il giorno avviene la produzione di energia elettrica, che alimenta un elettrolizzatore che, da parte sua, produce idrogeno. Durante la notte e con l’ausilio di una cella a combustibile, l’idrogeno viene trasformato in corrente elettrica ed in calore.

L’idrogeno quindi accumula l’energia solare per quei periodi in cui non c’è il sole.

Anche il CNR di Messina ha lavorato su un progetto di una caldaia ad idrogeno. Si tratta di una cella a combustibile modificata per fornire calore e riscaldare direttamente l’acqua dell’impianto.

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Esempi di impianto di riscaldamento a idrogeno

Un primo esempio è dato da Sidera-30, una proposta di una azienda italiana – la Ici Caldaie da vari decenni specialista in generatori di calore sia per uso industriale che civile – per il riscaldamento delle case ancora in fase di prototipo. Qui una centrale di co-generazione (elettricità e acqua calda), capace di lavorare oltre che con il metano anche con idrogeno con un’efficienza dell’80%, è coordinata attraverso centraline di erogazione intelligente, per agire in modo differente su ciascun appartamento.

Il prototipo già funziona dentro un laboratorio di ricerca e alcuni edifici di grandi dimensioni. L’idea tecnica di base è nel complesso piuttosto semplice. Quattro celle a combustibile formano il motore primario della centrale convertendo, chimicamente, l’idrogeno in elettricità. Nel processo di riscaldamento sono le celle a scaldarsi “come delle stufette”, mentre un apposito sistema di raffreddamento ne asporta il calore. Elettricità e calore insieme, quindi. Tutto il resto di Sidera è progettato intorno a questo nucleo. Il gas metano va a un reformer che lo converte in idrogeno, e le celle, tramite uno scambiatore di calore, sono collegate ad una caldaia per la produzione dell’acqua calda.

Ci sono però dei limiti economici e tecnici da superare. Le membrane interne per l’elettrolisi dell’idrogeno, ad oggi hanno ancora una vita media di soli due anni. E negli elettrodi è ancora essenziale il platino, metallo iper-costoso e raro, messo però sotto attacco dall’industria mondiale.

Riscaldamento ad idrogeno: la soluzione di Giacomini

Sul fronte aziendale, è stata presentata per la prima volta KlimaHouse 2012 la prima caldaia ad idrogeno destinata ai privati. Si tratta del boiler H2ydrogem della piemontese Giacomini.

Anche se i prezzi sembrano ancora troppo elevati per un utilizzo generalizzato, anche se c’è fiducia su un loro progressivo abbassamento.

riscaldamento ad idrogeno H2ydrogem giacomini

H2ydrogem di Giacomini

Riscaldamento ad idrogeno: la soluzione di Enessere

Un altro esempio è dato dalla serie Andromeda Hydrogen Generator della vicentina Enessere. Qui vengono utilizzati una serie di elettrolizzatori alcalini, alimentati da pannelli fotovoltaici o da generatori minieolici, che producono idrogeno da acqua deminaralizzata alla pressione nativa di circa 25 bar.

Si tratta di un sistema altamente efficiente. Infatti, oltre a generare elettricità e calore, permette di utilizzare l’idrogeno autoprodotto per fare rifornimento alla propria auto o bicicletta alimentata a idrogeno.

riscaldamento ad idrogeno

I generatori Andromeda di Enessere

Insomma, l’energia dall’acqua potrebbe non essere una chimera, in un futuro, anche se per ora i costi rimangono proibitivi per i più.

Riscaldamento ad idrogeno: le nuove frontiere

Ci credereste se vi dicessimo che negli Stati Uniti c’è chi sta portando avanti la produzione di generatori di energia portatili ad idrogeno? Le cose stanno esattamente così. Negli ultimi mesi, oltreoceano si è molto discusso di iHOD Energypod, un generatore di energia portatile a idrogeno.

Si tratta di una piccola sfera portatile, che impiega piccole capsule che producono istantaneamente energia. Ma come funziona? Le capsule contengono due polveri inerti. Quando viene aggiunta acqua alla miscela, viene creato l’idrogeno, che viene immesso nel reattore per produrre elettricità.

Dotato di prese standard, ha anche 3 porte USB grazie alle quali è possibile ricaricare diversi device digitali.

riscaldamento ad idrogeno

Notare le dimensioni estremamente contenute di questo dispositivo

Questo sistema è nato originariamente come un sistema di alimentazione di backup da usare in situazioni estreme (es. dove non arriva la rete elettrica) o in caso di emergenza. Ma in realtà può essere usato sempre. Vanta una potenza in uscita di 95W e chiaramente se oggi non è ancora abbastanza potente per essere usato per il riscaldamento, i produttori stanno lavorando a versioni di prodotto più potenti, collegabili a un boiler.

Non solo: per i produttori si tratta di un sistema intrinsecamente sicuro, dal momento che le polveri sono inerti.

Questo prodotto sarà presto in vendita negli USA a 899$ e ogni capsula con miscela costa 20$. I consumatori americani dovranno quindi fare bene i propri calcoli di convenienza.

Riscaldamento ad idrogeno: prospettive future

Il riscaldamento ad idrogeno non è in sostanza ancora una realtà, ma potrebbe però rivoluzionare lo schema di consumo energetico delle famiglie.

Che non pagherebbero più bollette e spese fisse di condominio ma ciascuna acquisterebbe kilowatt e kilocalorie in base all’effettivo consumo o a decisioni prese in anticipo.

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