INTRODUZIONE

Uno degli obiettivi del prossimo futuro sarà di assicurare uno sviluppo economico che associ la possibilità di produrre ricchezza con quella di accrescere il benessere dell’umanità, aumentando sia il tenore che la qualità di vita.
Nella produzione energetica, a causa della convenienza economica, sono state preferite sempre fonti non rinnovabili e molto inquinanti, limitando solo ad alcuni settori l’utilizzo di fonti rinnovabili a basso impatto ambientale.
Subito dopo l’invenzione della prima macchina a vapore nel 1769, quando la rivoluzione industriale consentì di sostituire il lavoro umano e animale con l’impiego di fonti d’energia, per il genere umano sembrava aprirsi la strada per un eccezionale avvenire. Sempre più numerose fonti energetiche, legno, carbone, petrolio e gas naturale, furono utilizzate al servizio delle nuove attività industriali o civili.
Tale processo di sviluppo è cresciuto fino ai nostri giorni senza dare il giusto peso ai problemi che esso provocava. Solo a partire dagli anni ’70 la società ha preso coscienza degli effetti dannosi che derivano dall’uso continuo di tali fonti.
Una serie di fattori economici, politici ed ambientali, hanno fatto in modo che l’attenzione si spostasse verso la ricerca d’adeguate soluzioni al problema energetico. Ciò si è tradotto con un uso più razionale delle fonti fossili e nella ricerca di nuove fonti energetiche.

ASPETTI ECOLOGICI, TECNOLOGICI ED ECONOMICI DEL SETTORE ENERGETICO

I grandi problemi ecologici del XXI secolo sono l’inquinamento atmosferico e l’effetto serra. Il danno ambientale è causato principalmente dai prodotti della combustione dei combustibili fossili. La loro combustione libera nell’aria anidride carbonica ed anche altri elementi aggiunti nella fase di raffinazione, che, in contatto con il vapore acqueo e con effetti innescati dalla luce solare, si combinano chimicamente con altre sostanze dando vita ad agenti secondari (acidi, nitrati) che provocano l’inquinamento.
Oltre alle piogge acide, provocate dagli ossidi d’azoto e zolfo, sono state riconosciute anche la nebbia e le nevi acide che provocano l’acidificazione di suoli e delle acque. La principale conseguenza di questi fenomeni è l’effetto serra che causa un aumento della temperatura globale.
Per fronteggiare i possibili cambiamenti climatici dovuti all’aumento dell’effetto serra, alcuni paesi industrializzati hanno firmato il Protocollo di Kyoto con cui s’impegnano a limitare le emissioni dei gas serra.
Oggi, l’impiego delle fonti rinnovabili per la produzione d’energia è in continuo aumento. La domanda energetica continuerà a salire nei prossimi anni, soprattutto per l’aumento della popolazione mondiale e per lo sviluppo dei paesi in via d’industrializzazione. Si pensa che sarà l’idrogeno a sostituire nel futuro i combustibili tradizionali per le sue proprietà energetiche ed ecologiche. Numerose possono essere le sue fonti di produzione ed i suoi impieghi tra cui il suo utilizzo nelle celle a combustibile.

SITUAZIONE ENERGETICA MONDIALE E PREVISIONI

► Consumo energetico

Facendo riferimento ai dati riportati nell’ IEO 2003 per il consumo mondiale di energia è previsto un aumento del 58% nell’arco temporale 2001-2025 con un tasso medio di crescita annuo superiore al 2%. L’aumento maggiore sarà registrato nei paesi in via di sviluppo (Asia, America centrale e del sud).

► Petrolio e gas naturale

Attualmente il petrolio è la principale fonte energetica consumata e, nel mondo industrializzato, ci si aspetta una crescita nel suo uso nel settore dei trasporti.
Comunque molti paesi si orienteranno verso l’uso del gas naturale e d’altri combustibili per la generazione d’elettricità. Si prevede che il gas naturale superi, nell’utilizzo, il carbone. Ciò comporterà una riduzione del carbone nel suo utilizzo per produrre elettricità nei paesi europei dove non sono presenti grandi giacimenti di questo combustibile a differenza dell’Asia, Cina ed India dove si attende un forte incremento nel suo uso.
Il consumo mondiale d’energia ricavata da fonti rinnovabili crescerà del 56%, ma poiché il prezzo dell’energia fossile si manterrà relativamente contenuto, le fonti rinnovabili non potranno essere economicamente competitive senza incentivi da parte del governo che ne favoriscano una rapida espansione.


► Emissioni di CO2

Sapendo che circa l’80% di tutte le emissioni di CO2 causate dall’uomo provengono dalla combustione di combustibili fossili, è facile immaginare che le emissioni mondiali di CO2 aumenteranno.

► Riserve ed indice di disponibilità

I consumi di petrolio e gas naturale sono in forte crescita in tutto il mondo. Anche se ogni anno si scoprono nuove riserve, è chiaro che le risorse fossili (carbone, petrolio e gas) non saranno disponibili all’infinito. I maggiori giacimenti di petrolio sono concentrati in Medio Oriente; le maggiori riserve di gas naturale sono localizzate in Russia ed in Iran, mentre quelle di carbone negli USA.

► Ruolo dell’idrogeno come vettore energetico

Esiste quindi il problema dell’aumento della domanda energetica e del progressivo esaurimento delle fonti fossili tradizionali. Una soluzione a questo problema può essere ottenuta facendo ricorso alle fonti rinnovabili ed ai nuovi combustibili.
E’ in questo scenario che si inserisce il ruolo dell’idrogeno come soluzione vantaggiosa sia dal punto di vista energetico che ambientale.
L’idrogeno va considerato come un mezzo per immagazzinare energia prodotta da altre fonti.
Infatti, pur essendo l’elemento più abbondante nell’universo, non esiste sul nostro pianeta allo stato libero ma va ricavato con consumo d’energia. Immagazzinato, poi, come gas e trasportato in condutture o liquefatto e conservato in contenitori a bassa temperatura.
Il suo impiego non comporta impatto ambientale o lo riduce al minimo: se bruciato con ossigeno pure da acqua come unico prodotto. Dunque l’idrogeno è una forma d’energia ecologica, versatile ed universale. Il modo più efficace per sfruttare l’energia dell’idrogeno è di farlo ricombinare con l’ossigeno nelle celle a combustibile ottenendo direttamente energia elettrica. Può essere utilizzato come combustibile nei motori a combustione interna opportunamente modificati o nelle turbine.