Environmental, technical and economic assessment of green hydrogen supply chain in Spain and Italy

Green hydrogen is expected to play a crucial role in achieving global decarbonisation goals. The thesis is introduced with a detailed overview of the hydrogen supply chain, from its production to its end uses. Furthermore, the situation in the countries under study, Spain and Italy, is contextualised. The hydrogen roadmaps of these countries set targets for its diffusion and use by 2030, but the full maturity of this technology is not expected to be reached until 2050. The advent of hydrogen, with its multiple options for building its own supply chain, makes it uncertain what kind and extent of country-level impact it could have. For this reason, in the context of the current study, the methodology adopted is Input-Output Analysis (IOA), based on the Leontief production model and its environmental extension. IOA allows the identification of interrelationships between sectors and can be used to detect life cycle emissions of hydrogen products. Following the characterization of the reference scenarios, the study was enriched with additional future scenarios to 2030 and 2050. This scenario development focused on the characterization of new sectors, such as hydrogen production by electrolysis and transport via FCEVs. In addition, technology shocks were performed based on data collected on green hydrogen production and consumption for the two reference years in the Spanish and Italian economies. Further sensitivity analyses were carried out to capture the relevance of parameters such as technology costs and investment levels. The parameters evaluated are total annual expenditure, required investments and total annual CO2,eq avoided.

Ci si aspetta che l'idrogeno verde giochi un ruolo cruciale nel raggiungimento degli obiettivi globali di decarbonizzazione. Il lavoro di tesi viene introdotto con una panoramica dettagliata della filiera dell'idrogeno, dalla sua produzione ai suoi usi finali. Inoltre, viene contestualizzata la situazione nei paesi oggetto di studio, Spagna e Italia. Le roadmap inerenti all’idrogeno di tali Paesi si prefiggono il raggiungimento di obiettivi circa la loro diffuzione e utilizzoentro il 2030, ma la piena maturità di questa tecnologia non dovrebbe essere raggiunta fino al 2050. L’avvento dell’idrogeno, con le sue molteplici opzioni di costruzione della propria filiera rende incerta la tipologia e l’entità dell’impatto a livello Paese che ne potrebbe derivare. Per questo motivo, nel cotesto dello studio corrent, la metodologia adottata è Input-Output Analysis (IOA), basata sul modello di produzione Leontief e la sua estensione ambientale. L'IOA permette l'identificazione delle interrelazioni tra i settori, e può essere utilizzata per rilevare le emissioni del ciclo di vita dei prodotti idrogeno. In seguito alla caratterizzazione degli scenari di riferimento, lo studio è stato arricchito con ulteriori sceanri futuri al 2030 e al 2050. Tale sviluppo di scenari si è incentrato sulla caratterizzazione di nuovi settori, come la produzione di idrogeno per elettrolisi e il trasporto tramite FCEV. In aggiunta, sono stati operati shock tecnologici ed in base ai dati raccolti sulla produzione e sul consumo di idrogeno verde per i due anni di riferimento nelle economie spagnola e italiana. Ulteriori analisi di sensitività sono state effettuate per cogliere la rilevanza di parametri come i costi della tecnologia e il livello degli investimenti. I parametri valutati sono la spesa totale annua, gli investimenti necessari e il totale annuo di CO2,eq evitato.