Analisi della sostenibilità ambientale ed economica di un gruppo elettrogeno a idrogeno = Environmental and economic sustainability of a hydrogen-powered generator set

Questa tesi è parte integrante di un ampio lavoro riguardante la realizzazione di una innovativa piattaforma motore a combustione interna funzionante esclusivamente a idrogeno. Il progetto è in linea con la strategia europea mirata a promuovere l’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico per la decarbonizzazione di vari settori, inclusi quelli della cogenerazione e della trazione per veicoli heavy duty. In particolare, il progetto riguarda la realizzazione di un sito produttivo per l’idrogeno verde, a zero emissioni, destinato ad un sistema di cogenerazione; l’obiettivo è dimostrare tutte le potenzialità di tale soluzione come alternativa ai sistemi tradizionali che utilizzano combustibili fossili. Nell’ambito di questa iniziativa, il presente lavoro di tesi si concentra sull’analisi di uno dei componenti cardini dell’impianto di cogenerazione: il gruppo elettrogeno di taglia media, progettato per funzionare esclusivamente ad idrogeno, che eroga una potenza elettrica di 100 kW e realizzato dall’Azienda Tecnogen S.p.a. situata nel comune di Pontenure (PC) in Emilia-Romagna. L’elaborato, in particolare, focalizza l’attenzione su due aspetti: l’analisi della sostenibilità ambientale, mediante la metodologia del ciclo di vita (LCA) e la valutazione del Total cost of Ownership (TCO) del nuovo gruppo elettrogeno, rispetto al generatore equivalente alimentato a gasolio. L’analisi LCA, nello specifico, valuta in maniera sistematica ed approfondita l’intero ciclo di vita del gruppo elettrogeno, dall’estrazione delle materie prime passando per la produzione e l’utilizzo, fino alla gestione del fine vita del prodotto, evidenziando i benefici in termini di riduzione delle emissioni e di sostenibilità ambientale della soluzione ad idrogeno. L’analisi dei costi TCO invece, elabora la valutazione economica del sistema lungo tutto il suo ciclo di vita, esaminando i costi nella loro totalità, compresi quelli di produzione, operativi, di manutenzione e di smaltimento; l’analisi mira a dimostrare la competitività economica del sistema ad idrogeno rispetto al tradizionale sistema alimentato a gasolio. L’analisi comparativa non si è limitata al confronto tra i due generatori ma ha incluso una stima dei costi operativi associati alle diverse tecnologie di produzione dell’idrogeno: l’elettrolisi direttamente connessa alla rete elettrica; il cosiddetto idrogeno verde prodotto grazie ad una fonte energetica rinnovabile; il reforming del metano, metodo ad oggi più utilizzato per la produzione di idrogeno ed infine la gassificazione del carbone con e senza cattura e stoccaggio del carbonio. Considerando che i costi di produzione dell’idrogeno risultano essere quelli che maggiormente influenzano il costo totale del sistema, l’analisi ha quindi fornito una panoramica completa delle implicazioni economiche sottese alle diverse tecnologie analizzate. Tale analisi comparativa ha evidenziato come l’adozione dell’idrogeno possa ridurre l’impatto ambientale dell’intero sistema ed offrire potenziali vantaggi economici a lungo termine rispetto all’utilizzo dei tradizionali combustibili fossili. Le analisi comparative LCA e TCO hanno quindi permesso di valutare e confrontare gli impatti ambientali ed economici dei due generatori, risultando fondamentali per comprendere sia le reali potenzialità dell’idrogeno nel contribuire alla sostenibilità ambientale, ma anche per valutare la sua competitività economica.