Elettrolisi e bioidrogeno: gli RFNBO e perché l’elettricità da biogas appartiene a un’altra categoria

Nel diritto UE l’idrogeno ottenuto dall’elettrolisi dell’acqua alimentata con energia elettrica rinnovabile è un combustibile rinnovabile di origine non biologica (RFNBO), cioè un combustibile la cui energia proviene da fonti rinnovabili diverse dalla biomassa. Non si tratta dunque di «bioidrogeno», anche se l’impianto è alimentato con elettricità di un impianto di biogas: l’energia del biogas deriva dalla biomassa, perciò l’idrogeno prodotto con essa non rientra nella definizione di RFNBO e ricade piuttosto nelle norme sui combustibili da biomassa. La distinzione tra le due categorie è importante per gli incentivi, per gli obiettivi e per la certificazione.

Definizioni

La direttiva RED III (UE) 2023/2413 fissa gli obiettivi per l’idrogeno e i combustibili rinnovabili nell’industria e nei trasporti e consolida la definizione di RFNBO.

Regole per l’elettricità

Il regolamento delegato (UE) 2023/1184 stabilisce quando l’energia elettrica impiegata per l’elettrolisi può essere considerata pienamente rinnovabile. I principi fondamentali sono i seguenti:

1. Addizionalità: l’impianto di produzione di idrogeno deve essere collegato a nuova capacità rinnovabile (entro un determinato arco temporale) oppure a energia della rete con un’intensità di emissioni adeguatamente bassa o in condizioni di riduzione della produzione.
2. Correlazione temporale: la quantità di energia consumata per l’elettrolisi deve corrispondere alla produzione di energia rinnovabile nello stesso periodo di regolazione (inizialmente mensile, in seguito orario secondo le disposizioni previste).
3. Correlazione geografica: la fonte rinnovabile e l’elettrolizzatore devono trovarsi nella stessa zona di mercato dell’energia o in una zona interconnessa.

I dettagli e i periodi transitori vanno letti nel testo del regolamento. Queste regole servono a impedire che si dichiari «verde» un idrogeno che nella pratica aumenterebbe il consumo di carbone nel sistema.

Impianto di biogas ed elettrolisi

Un impianto di biogas che produce elettricità dal biogas può alimentare un elettrolizzatore. L’idrogeno proverrà allora da energia da biomassa: secondo le norme UE è trattato come combustibile da biomassa, se il biogas soddisfa i criteri di sostenibilità. In alternativa, un impianto di biogas abbinato a un parco fotovoltaico o eolico può alimentare l’elettrolizzatore con l’energia di tali fonti e ottenere lo status di RFNBO, purché siano soddisfatti i requisiti del regolamento. Inoltre, l’idrogeno può essere combinato con CO₂ biogenica nel processo di metanazione (cfr. l’articolo sul power-to-gas).

Consumo di energia

L’elettrolisi dell’acqua richiede energia: il minimo teorico è di circa 39,4 kWh/kg di H₂ (valore riferito al potere calorifico superiore) o 33,3 kWh/kg (secondo il potere calorifico inferiore), mentre nei sistemi reali, considerando gli apparecchi ausiliari, il consumo è di norma di 50–55 kWh/kg di H₂. Esempio: un elettrolizzatore da 1 MW in funzione per 4000 ore all’anno consuma 4000 MWh e, a 52 kWh/kg, produce circa 77 t di H₂ all’anno (4.000.000 / 52 ≈ 76.900 kg). A titolo di confronto, la stessa energia sotto forma di biometano (10 kWh/m³) corrisponderebbe a 400.000 m³ di gas. Il calcolo illustra la differenza di valore dell’energia e i motivi per cui l’idrogeno viene considerato dove è indispensabile.

Costo

Il costo dell’idrogeno da elettrolisi dipende soprattutto dal prezzo dell’energia elettrica, dal fattore di utilizzo dell’elettrolizzatore e dal costo del capitale. Con tempi di funzionamento brevi (ad es. solo in presenza di eccedenze di energia rinnovabile) il costo del capitale per kg aumenta. Al contrario, con un fattore di utilizzo elevato dell’elettrolizzatore il costo è dominato dal prezzo dell’elettricità. Nelle analisi occorre sempre indicare le ipotesi: prezzo dell’energia, ore di funzionamento, CAPEX, rendimento e periodo di regolazione.

Significato per gli impianti di biogas

1. L’impianto di biogas può essere fornitore di CO₂ per la metanazione con idrogeno.
2. Può essere un utilizzatore locale di idrogeno (ad es. per potenziare la produzione di metano).
3. Può produrre idrogeno a partire dal biometano (reforming).
4. Deve vigilare affinché le dichiarazioni «idrogeno verde» e «bioidrogeno» siano conformi alle definizioni.

Attenzione alla comunicazione commerciale

Nei materiali pubblicitari si usa talvolta l’espressione «idrogeno verde da biogas». Prima di impiegarla, verifichi se si tratta di idrogeno da elettrolisi con elettricità conforme ai requisiti per gli RFNBO oppure di idrogeno da reforming del biometano, che è un combustibile da biomassa. La definizione esatta della categoria determina se il prodotto può essere conteggiato negli obiettivi dell’industria o dei trasporti, quali documenti sono necessari e quali requisiti di riduzione delle emissioni di GHG devono essere rispettati.

Conclusioni

La distinzione tra RFNBO e combustibili da biomassa è rilevante sul piano normativo e commerciale. L’idrogeno da elettrolisi non diventa bioidrogeno per il fatto che l’elettricità proviene dal biogas; è idrogeno da elettrolisi alimentata con energia da biomassa, trattato come combustibile da biomassa, e sottostà a requisiti diversi da quelli degli RFNBO.