DENSO per lo sviluppo del potenziale dell'idrogeno
DENSO Fukushima, con sede a Tamura, Fukushima
L'idrogeno è un combustibile che non produce emissioni di CO₂ quando viene bruciato, una caratteristica dalle molte applicazioni potenziali, in settori diversi. Decisa a sbloccare questo potenziale, DENSO Fukushima ha lanciato un progetto dimostrativo nel marzo 2023 per testare la fattibilità dell'utilizzo dell'energia a idrogeno a Tamura.
Il progetto, che rappresenta l'impegno congiunto di DENSO, DENSO Fukushima e Toyota Motor Corporation, prevede la produzione di idrogeno verde da utilizzare in loco, un passo fondamentale per raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio negli impianti di produzione. Le conoscenze e le intuizioni generate da questi test confluiranno in una visione più ampia e generale: definire un modello basato su Fukushima per la produzione di idrogeno per il consumo locale.
Neutralità del carbonio
Quando, nell'ottobre 2020, ha annunciato l'obiettivo di raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio entro il 2050, il governo giapponese ha stabilito una chiara direzione per il Paese e l'impegno di eliminare le emissioni di CO₂ è diventato rapidamente una priorità in diversi settori.
Gli sforzi di decarbonizzazione sono particolarmente importanti per l'industria manifatturiera giapponese, che secondo le stime è responsabile del 40% delle emissioni nazionali di CO₂. Dato il potenziale dell'idrogeno di compensare ed eliminare le emissioni, il progetto in corso presso DENSO Fukushima è pienamente in linea con questi sforzi per creare fabbriche a emissioni zero.
L'obiettivo è quello di utilizzare l'idrogeno prima per decarbonizzare le operazioni dell'impianto, poi per creare un sistema energetico locale in cui l'idrogeno prodotto venga consumato all'interno della regione.
Il primo approccio prevede sforzi nell’ambito della conservazione dell'energia: l'energia utilizzata negli stabilimenti viene registrata per aiutare a identificare e ridurre gli sprechi di energia stessa.
Il passo successivo è produrre più energia rinnovabile in loco e DENSO Fukushima ha già installato una serie di impianti solari ed eolici, con l'intento di produrre ancora più elettricità attraverso i propri pannelli solari nel prossimo futuro.
L'energia rinnovabile gioca un ruolo fondamentale nel terzo approccio: il passaggio a fonti rinnovabili per l'elettricità fornita dalla rete esterna.
Il quarto approccio, invece, si concentra sull'uso dell'idrogeno come sostituto del GPL per produrre energia termica per la produzione, perché tra i vari componenti per auto fabbricati a DENSO Fukushima, ci sono gli scambiatori di calore (radiatori) e i moduli di condizionamento dell'aria, che utilizzano entrambi una quantità particolarmente elevata di calore in fase di produzione.
Nell'ambito delle iniziative di riduzione delle emissioni in corso, una parte di questo processo passerà dai forni a gas a quelli elettrici, mentre l'idrogeno sostituirà il GPL come combustibile per il forno di postcombustione dell'impianto*1, utilizzato per detossificare i gas di emissione.
L'impianto DENSO Fukushima intende produrre il proprio idrogeno a livello locale integrando un'apparecchiatura per l'elettrolisi dell'acqua sviluppata da Toyota Motor Corporation sulla base della tecnologia del suo veicolo a celle a combustibile “MIRAI”.
Le celle a combustibile generano elettricità combinando idrogeno e ossigeno, mentre l'elettrolisi dell'acqua produce idrogeno e ossigeno. In altre parole, le reazioni dei due processi sono invertite, mentre la struttura complessiva è essenzialmente la stessa. Riutilizzando la tecnologia “MIRAI” per creare apparecchiature per l'elettrolisi dell'acqua e standardizzando i relativi materiali e componenti, potrebbe essere possibile creare un sistema altamente affidabile per la produzione di idrogeno a costi relativamente bassi.
L'energia generata in loco da fonti di energia rinnovabile viene utilizzata per produrre idrogeno "verde"*2, mentre il combustibile ottenuto viene immagazzinato in loco. L'idrogeno immagazzinato viene poi fornito allo stabilimento ogni volta che le linee di produzione ne hanno bisogno. Di conseguenza è possibile definire tutte le fasi necessarie per una filiera completa dell'idrogeno - produzione, stoccaggio, trasporto e utilizzo - a livello locale. Se questa iniziativa avrà successo, sarà un passo importante sulla strada della realizzazione di un sistema energetico locale.
Ad oggi, la neutralità delle emissioni di carbonio sta diventando essenzialmente il prezzo d'ingresso nel mondo degli affari per i costruttori e, se non riducono la loro impronta di carbonio, potrebbero presto trovarsi nell'impossibilità di vendere i loro prodotti. Ecco perché DENSO si sta impegnando a creare stabilimenti a emissioni zero e a fare la sua parte per tutelare la produzione nel lungo periodo.
Trovare la migliore soluzione per l'idrogeno
La prospettiva di un idrogeno prodotto localmente per il consumo locale promette di avere un impatto significativo e di vasta portata sia sulla società che sull'industria. Tuttavia, il percorso verso questo obiettivo non è privo di ostacoli e sono molte le sfide da superare, da questioni tecniche a problemi di costo. Inoltre, per far sì che l'idrogeno entri a far parte della vita di tutti i giorni è necessario trovare le applicazioni più efficaci. Questo perché, sebbene l'idrogeno vanti molti vantaggi come fonte di energia, non è necessariamente adatto a sostituire tutte le altre opzioni.
La verità è che anche in alcuni stabilimenti di prova del progetto Fukushima, i forni utilizzati per il riscaldamento di alcuni prodotti sono alimentati da fonti di energia rinnovabili anziché dall'idrogeno. Perché? Perché in alcuni casi è meglio utilizzare direttamente l'elettricità pulita, quando è necessaria.
Tuttavia, l'elettricità, a differenza dell'idrogeno, presenta dei problemi di stoccaggio. I pannelli solari possono produrre molta elettricità durante i lunghi periodi di sole, ma tutta l'energia in eccesso finisce per essere sprecata se non viene utilizzata immediatamente, a meno che non venga utilizzata per produrre idrogeno, che è un modo per sfruttare appieno i vantaggi inerenti all'idrogeno.
Una visione globale per il modello energetico locale di Fukushima
Se gli sforzi per implementare un modello energetico locale basato sull'idrogeno dovessero avere successo a Fukushima, si aprirebbe la strada per estendere questo approccio a livello nazionale e la Prefettura di Fukushima e Toyota Motor Corporation hanno dichiarato l'intento di collaborare per trovare applicazioni dell'idrogeno nella società.
I loro ambiziosi piani prevedono di coinvolgere, in primo luogo, città con una popolazione di circa 300.000 abitanti per creare un modello di stile di vita inclusivo all'idrogeno, per poi diffondere questo modello in città di dimensioni simili in tutto il Giappone. La prefettura di Fukushima ospita tre città di questo tipo: Fukushima, Koriyama e Iwaki, dove si concentreranno gli sforzi iniziali per l'implementazione sociale, cui seguirà un'ulteriore espansione a livello regionale.
Oltre a ciò, si immagina un futuro luminoso in cui la tecnologia giapponese dell'idrogeno e il modello di produzione e consumo locale possano essere condivisi con il resto del mondo.
Da un'iniziativa locale a Fukushima, a un'impresa nazionale in Giappone e infine a un movimento globale, la storia di questo progetto di produzione e consumo di idrogeno a livello locale è ricca di potenzialità per rimodellare il nostro futuro.
*1 Sviluppato in collaborazione con Chugai Ro Co, il forno di postcombustione preleva i gas di scarico dei forni industriali e li riaccende per eliminare completamente gli idrocarburi, il monossido di carbonio e altre sostanze in essi contenute.
*2 Idrogeno verde è il termine utilizzato per l'idrogeno "pulito" prodotto da fonti energetiche rinnovabili, come l'energia solare ed eolica, senza emissioni di CO₂ durante l'intero processo di produzione.
Ulteriori dettagli sul programma Aftermarket DENSO sono disponibili online all’indirizzo: www.denso-am.eu/it
From a local initiative in Fukushima, to a nationwide endeavour in Japan, and finally a global movement, the unfolding story of this local hydrogen production and consumption project is packed with the potential to reshape our future.
*1 Jointly developed with Chugai Ro Co, the afterburner furnace takes in the exhaust gases from industrial furnaces and reignites them to fully eliminate hydrocarbons, carbon monoxide, and other substances contained in them.
*2 Green hydrogen is the term used for “clean” hydrogen produced from renewable energy sources such as solar and wind power, with no CO₂ emitted during the entire production process.
Further details of the DENSO Aftermarket programme are available online at: www.denso-am.eu