Elettrolizzatori per elettrificare l'industria
Requisito totale di acqua di alimentazione per la produzione di idrogeno con elettrolizzatori per elettrificare l'industria nei Paesi Bassi nel 2050
Secondo la Roadmap per l'elettrificazione dell'industria olandese, si prevede che la domanda totale di energia elettrica crescerà in modo significativo entro il 2050, man mano che il settore subirà l'elettrificazione. L'elettricità aggiuntiva richiesta per uso industriale potrebbe raggiungere fino a 130 TWh entro il 2050, soddisfacendo il 60% del fabbisogno energetico totale dell'industria. Ciò rappresenta un aumento sostanziale, circa tre o quattro volte l'attuale consumo di elettricità dell'industria olandese. Per raggiungere gli obiettivi di transizione energetica e sostenibilità sarà necessario reperire questa elettricità da fonti rinnovabili, come l'idrogeno verde.
Per soddisfare pienamente questa domanda di idrogeno verde, sarà necessario produrne fino a 6,5 milioni di tonnellate all'anno, il che richiederebbe 75 GW di capacità di elettrolisi. Questa, a sua volta, dovrebbe essere alimentata da una capacità di energia rinnovabile equivalente, come l'eolico offshore. Ad esempio, i Paesi Bassi puntano a 70 GW di capacità eolica offshore entro il 2050, allineandosi strettamente alle esigenze energetiche per la produzione di idrogeno verde.
Oltre all'elettricità, la produzione di idrogeno verde richiede volumi significativi di acqua come materia prima. Per raggiungere l'obiettivo, sarebbero necessari circa 60 milioni di m3/anno di acqua ultrapura, equivalenti a 80 milioni di m3/anno di acqua potabile. Comparativamente, l'attuale consumo annuo di acqua nei Paesi Bassi è di circa 1.200 milioni di m3, con i consumatori che ne utilizzano 800 milioni di m3 e le industrie che ne utilizzano 400 milioni di m3, principalmente come acqua potabile.
Concetto di acqua piovana: acqua piovana purificata come acqua di alimentazione dell'elettrolizzatore per supportare la produzione di idrogeno verde
La produzione di idrogeno verde richiede volumi significativi di acqua come materia prima. Per raggiungere l'obiettivo, sarebbero necessari circa 60 milioni di m3/anno di acqua ultrapura, equivalenti a 80 milioni di m3/anno di acqua potabile.
Per ridurre al minimo l'impatto della produzione di idrogeno sulla fornitura idrica esistente, si possono prendere in considerazione fonti alternative come acqua superficiale, acqua di falda o acqua di mare. Una soluzione innovativa è il concetto Hemelwater, che prevede l'utilizzo di acqua piovana purificata come acqua di alimentazione per gli elettrolizzatori. Già ampiamente utilizzato nelle operazioni in serra, questo approccio offre molteplici vantaggi per la produzione di idrogeno verde. L'uso di acqua piovana ridurrebbe la domanda di acqua potabile, preservandola per applicazioni essenziali. Inoltre, l'acqua piovana è naturalmente dolce e ha meno solidi disciolti rispetto all'acqua del rubinetto, rendendola più facile e più conveniente da purificare.
Un impianto con una capacità di elettrolizzatore di 1 GW richiederebbe circa 1,1 milioni di m3/anno di acqua di alimentazione. Con una piovosità media annua di 75 cm nei Paesi Bassi, un'area di raccolta dell'acqua piovana di 1,5 km2 sarebbe sufficiente per un impianto del genere. Per soddisfare le esigenze di acqua di alimentazione dell'intero obiettivo di produzione di idrogeno verde, sarebbe necessaria un'area di raccolta totale di circa 106 km2, equivalente a circa la metà delle dimensioni di Amsterdam.