Technical, environmental and economic evaluation of different hydrogen supply chains : the cases of Italy and UK

This work focuses on the technical, economic and environmental comparison of different hydrogen supply chain implementations in different national contexts, namely Italy and UK. Two master plans effectively proposed in the aforementioned countries are considered as reference supply chain scenarios. The two typologies of implementations present substantial differences, but they can be basically referred to two hydrogen production methods: electrolysis and natural gas reforming. The two supply chains have been characterised under the technical, economic and environmental point of view. The model framework used refers to the Input Output approach based on the Leontief productive model and its environmental extension. The Input Output framework allows to identify the interlinkages between sectors, and it can be used to detect lifecycle emissions of hydrogen products. Scenarios are drawn for 2050 and the two respective supply chain types have been implemented in the Italian and British economies. Further sensitivity analyses have been performed in order to capture the relevance of parameters such as technology costs and the level of investments. The parameters evaluated are the total annual expenditure, the required investments and the total annual CO2,eq avoided. It is then possible to evaluate specific supply chains’ impacts with respect to a defined national productive apparatus.

Questo lavoro si concentra sul confronto tecnico, economico e ambientale di diverse implementazioni della filiera dell'idrogeno in diversi contesti nazionali, nello specifico Italia e Regno Unito. Come riferimento per la struttura della filiera sono assunti due piani proposti nei suddetti paesi. Le due tipologie di implementazione presentano differenze sostanziali, che tuttavia possono essere ricondotte a due diversi metodi di produzione dell’idrogeno: da elettrolisi o da reforming del gas naturale. Le due filiere sono state caratterizzate dal punto di vista tecnico, economico e ambientale. La struttura metodologica utilizzata si riferisce all'approccio Input Output basato sul modello produttivo di Leontief e sulla sua estensione ambientale. Il framework Input Output consente di valutare tutti i collegamenti tra i settori e può essere utilizzato per rilevare le emissioni del ciclo di vita dei prodotti dell’idrogeno. Gli scenari sono modellati per il 2050 e i due rispettivi tipi di filiera sono stati implementati nelle economie italiana e britannica. Ulteriori analisi di sensibilità sono state eseguite al fine di evidenziare l’influenza di parametri come i costi tecnologici e il livello degli investimenti. I parametri valutati sono la spesa annua totale, gli investimenti richiesti e le emissioni globali di CO2,eq evitate. È quindi possibile valutare gli impatti di specifiche filiere rispetto a un apparato produttivo nazionale definito.