Energy transition and hydrogen technologies: opportunities and applications

When talking about the energy transition to be undertaken in the years going up to 2050, hydrogen is one of the aspects able to help in this process. In this work, hydrogen technologies are presented and briefly analyzed for answering the question: are hydrogen technologies ready to be active players in the following years? The analysis will start, in the introduction and state of the art, from understanding the potential of hydrogen technologies to getting insights about the growing interest and possibilities that they could offer. The following chapter, chapter one will deal with the complex aspect of analyzing the different roadmaps proposed by the supranational and national governing bodies to reach one big goal: the total decarbonization of human activities in 2050. Chapters two, three and four will deal with the different aspects that are needed for the creation of a hydrogen value chain. Going from production, passing from storage and transport and finishing with end-uses, through a systematic approach the different techniques and technologies available today will be presented and briefly analyzed, to understand their potential in the present times and in the future. Chapter five will deepen one of the aspects already addressed in chapter four, i.e. the use of hydrogen in the maritime industry. Starting from the direct experience of the author in the Physis PEB project and through a collaboration with the e-SHyIPS working group, the different aspects of the problem will be presented for arriving to a possible preliminary definition of an hydrogen storage and fuel cell system on-board a retrofitted vessel. Finally, in the conclusions, the possibilities for the creation of a hydrogen value chain will be briefly analyzed and the final answer to the main question will be provided. Hydro- gen technologies are rapidly developing and will see in the next five to ten years further technological advancements, fostered by a huge international interest and investments, making possible a widespread diffusion of hydrogen in many different sectors.

Quando si parla della transizione energetica che é necessario mettere in atto negli anni che ci separano dal 2050, l’idrogeno é uno dei temi che può positivamente concorrere a questo obiettivo. In questo documento, le tecnologie relative al mondo idrogeno sono presentate e brevemente analizzate per rispondere alla domanda: le tecnologie ad idrogeno sono mature per essere attori importanti nella transizione enegetica? L’analisi parte, nell’introduzione e nello stato dell’arte, dal comprendere il potenziale che le tecnologie ad idrogeno potrebbero avere, all’ottenere delle visioni sul crecente interesse che esse hanno e sulle possibilità da esse create. Il capitolo uno, si occupa dell’analisi del complesso aspetto legato alle differenti traiet- torie proposte dagli organismi nazionali e sovranazionali per raggiungere un unico grande obiettivo: la decarbonizzazione di tutte le attività umane nel 2050. Nei capitoli due, tre e quattro si è affrontato il tema dei differenti aspetti che sono necessari per la creazione di una filiera dell’idrogeno. Partendo dalla produzione, passando per lo stoccaggio e il trasporto per finire con l’analisi degli usi finali, le differenti tecniche e tecnologie oggi sul mercato vengono presentate in maniera sistematica e brevemente analizzate, per comprendere il loro potenziale presente e futuro. Il capitolo cinque approfondisce uno degli aspetti già trattati nel capitolo quattro, ovvero l’uso dell’idrogeno nell’industria marittima. Partendo dalla diretta esperienza dell’autore nell’ambito del progetto Physis PEB e atrraverso la collaborazione con il progetto e- SHyIPS, i diversi temi vengono affrontati per arrivare a un possibile design preliminare di un sistema di stoccaggio e di un sistema fuel cell a bordo di un traghetto retrofittato. Nelle conclusioni, le possibilità per la creazione di una filiera dell’idrogeno sono breve- mente presentate e la risposta finale alla domanda fondante viene fornita. Le tecnologie ad idrogeno stanno avendo un rapido sviluppo e vedranno nei prossimi cinque o dieci anni ulteriori avanzamenti tecnologici, figli di un clima di forte interesse e di notevli investi- menti, che porteranno a una vasta diffusione di tali tecnologie.