Nel Centro Ricerche ENEA Casaccia prende forma un’infrastruttura sperimentale che integra produzione, distribuzione e utilizzo dell’idrogeno in un unico sistema. La Hydrogen Demo Valley nasce per testare tecnologie su scala pre-commerciale e verificare la loro interoperabilità tra rete elettrica e rete gas, con applicazioni che vanno dall’industria alla mobilità fino al residenziale.
In questa intervista Alberto Giaconia, responsabile del Laboratorio Idrogeno e Nuovi Vettori Energetici di ENEA, spiega l’architettura del progetto, le sue fasi operative e il contributo atteso alla decarbonizzazione e allo sviluppo della filiera italiana dell’idrogeno.
La Hydrogen Demo Valley nasce come primo incubatore italiano dedicato all’intera filiera dell’idrogeno. Quale trasformazione concreta punta a generare nei settori industriale, della mobilità e dell’energia, e con quali effetti misurabili sulla decarbonizzazione?
La definizione è corretta. Si tratta in effetti del “primo incubatore italiano dedicato all’intera filiera dell’idrogeno”. Attraverso questo laboratorio potremo in primo luogo dimostrare la nostra capacità di realizzare la transizione energetica con l’innovazione: trasformare il sistema energetico esistente in un sistema che utilizza anche l’idrogeno come vettore per la decarbonizzazione.
Al momento utilizziamo una rete locale alimentata con gas naturale. Introducendo i sistemi di produzione di idrogeno verde (ad es. mediante elettrolisi da fotovoltaico) potremo in primo luogo iniettare lo stesso idrogeno nella rete del gas e quindi iniziare ad alimentare centrali termiche o caldaie domestiche per il riscaldamento, oppure turbine a gas già esistenti, utilizzando una miscela metano-idrogeno al posto del gas naturale. Potremo anche introdurre co-generatori a celle a combustibile per la produzione elettrica dal gas. Con l’idrogeno potremo anche produrre il “metano sintetico” mediante apposite unità di metanazione.
Con queste misure potremo parzialmente decarbonizzare il settore del gas per applicazioni industriali e residenziali. Attraverso unità come elettrolizzatori, metanatori, reformer elettrificati, turbine a gas, co-generatori Fuel Cells, ecc., avremo realizzato importanti nodi di interconnessione tra rete elettrica e rete gas. Il passo successivo sarà quello dell’introduzione di apposite reti che trasportano idrogeno puro che alimenterà Fuel Cells o turbine a gas, così come una stazione di rifornimento per veicoli a idrogeno per contribuire anche alla decarbonizzazione del settore della mobilità.
Il progetto si presenta come una piattaforma polifunzionale capace di coprire produzione, trasporto, accumulo e utilizzo dell’idrogeno. In cosa consiste questo ecosistema integrato e perché rappresenta un salto di qualità rispetto a singole sperimentazioni isolate?
Tutte le Hydrogen Valley sono di fatto “ecosistemi integrati” in cui si realizza un processo completo che va dalla produzione di idrogeno, possibilmente verde o “low-carbon”, fino all’uso finale, passando per stoccaggio e distribuzione. Anche l’infrastruttura che verrà realizzata presso il Centro Ricerche ENEA Casaccia è una “Hydrogen Valley”, che presenta in più l’attributo “Demo” perché specificatamente finalizzata alla ricerca e all’innovazione: la nostra “Hydrogen Demo Valley” metterà insieme tecnologie innovative in un sistema integrato, per dimostrare non solo l’operatività individuale delle singole unità, ma anche la loro interoperabilità su una scala già pre-commerciale.
Idrogenodotto locale, rete per miscele idrogeno-metano, elettrolizzatore, sistemi di accumulo, stazione di rifornimento: quale architettura tecnica prenderà forma al Centro Ricerche ENEA Casaccia e quale funzione strategica avrà ciascun elemento nella filiera?
Molteplici soluzioni tecnologiche potranno infatti essere testate in questo laboratorio a “cielo aperto”. Abbiamo previsto almeno tre diversi sistemi di produzione dell’idrogeno, due sistemi di distribuzione e almeno cinque diverse utenze, oltre a nodi di interconnessione tra reti elettriche e reti gas. Come detto precedentemente, prevediamo così di dimostrare la versatilità dell’idrogeno nel promuovere la transizione energetica in diversi scenari applicativi, dall’industria all’energia, alla mobilità e al settore residenziale.
Università, centri di ricerca e imprese sono coinvolti fin dall’inizio. Come si traduce questa collaborazione in un percorso strutturato di trasferimento tecnologico e quali opportunità apre per startup e PMI innovative?
Disporre di una piattaforma sperimentale nella quale studiare e validare tecnologie innovative rappresenta di per sé un’opportunità di collaborazione trasversale tra centri di ricerca, università e imprese. Molte unità innovative che fanno parte dell’Hydrogen Demo Valley sono il frutto di collaborazioni e progetti R&D tra ENEA e Università e centri di ricerca italiani ed europei.
Analogo discorso vale per la collaborazione con partner industriali per la progettazione, la realizzazione e la fornitura di diverse unità funzionali. Trattandosi generalmente di prototipi pre-commerciali, tali collaborazioni prevedono attività congiunte di sperimentazione e trasferimento tecnologico nell’ambito di contratti di collaborazione appositamente stipulati. Chiaramente allo stesso modo si apriranno opportunità anche per startup e PMI innovative che potranno accedere ad una infrastruttura sperimentale presso l’ENEA per testare e validare tecnologie innovative afferenti alla catena del valore dell’idrogeno.
Il power-to-gas è tra le applicazioni chiave del progetto. Che ruolo avrà nell’integrazione tra rete elettrica e rete gas e quali prospettive apre per la gestione dell’energia da fonti rinnovabili?
Oltre a studiare le varie tecnologie innovative e la loro integrazione, il progetto dell’Hydrogen Demo Valley vuole dimostrare il ruolo importante che potrà rivestire l’idrogeno quale elemento di interconnessione tra diverse reti energetiche, al fine di aumentare la resilienza e la sicurezza dell’intero sistema energetico.
L’aumento nelle nostre reti elettriche della componente rinnovabile “non programmabile”, come solare ed eolico, comporterà sempre più frequentemente situazioni in cui la produzione di elettricità supera i consumi o la capacità della stessa rete di trasportare l’energia: in queste situazioni la conversione dell’elettricità in eccesso in gas (più facilmente stoccabile) rappresenterà una soluzione per valorizzare la fonte rinnovabile in eccesso con produzione di gas, e stabilizzare la rete elettrica in situazioni di “congestione”.
Questi aspetti sono particolarmente importanti in paesi come l’Italia che presentano notevoli variazioni stagionali della produzione da fonti rinnovabili e, al tempo stesso, devono mantenere le proprie “riserve strategiche” di gas. Inoltre, il nostro Paese presenta una estesa rete gas che potrebbe veicolare anche gas rinnovabile come idrogeno puro o miscele metano-idrogeno per vari usi finali in ambito residenziale e industriale. A tal proposito va sottolineato come il power-to-gas, oltre all’idrogeno, potrà anche generare metano sintetico attraverso sistemi di metanazione anch’essi inseriti nell’Hydrogen Demo Valley.
In tal modo dimostreremo come la decarbonizzazione della rete gas potrà avvenire non solo attraverso la parziale sostituzione del gas naturale con biometano, ma anche con l’iniezione di idrogeno o di metano sintetico.
Oltre al fotovoltaico, sono previste sperimentazioni su biomasse residuali e calore solare a concentrazione. Che contributo possono offrire queste soluzioni alla competitività dell’idrogeno verde?
La Hydrogen Demo Valley prevede l’alimentazione dei sistemi di produzione di idrogeno essenzialmente mediante impianti fotovoltaici realizzati all’interno del Centro di Ricerche della Casaccia. L’infrastruttura è stata progettata in modo che sia “espandibile”, ovvero che permetta l’introduzione di altre tecnologie che concorrano alla produzione di idrogeno verde. Così, ad esempio, è prevista la realizzazione di un impianto di elettrolisi del vapor d’acqua ad alta temperatura il cui calore potrà in futuro essere fornito dal solare a concentrazione, così come è prevista la realizzazione di un reformer innovativo alimentato con biometano.
Quali sono le principali fasi operative previste per la realizzazione della Hydrogen Demo Valley e quando entreranno in funzione le diverse componenti infrastrutturali?
Abbiamo realizzato gli studi di prefattibilità, la progettazione, e completato con successo l’iter autorizzativo. Entro aprile 2026 depositeremo il progetto esecutivo che ci permetterà di appaltare la realizzazione dell’infrastruttura, che prevediamo di ultimare entro il 2027. Ciononostante, alcune componenti innovative sono state già realizzate, o verranno realizzate entro settembre 2026, presso il centro di ricerche ENEA-Casaccia: si tratta di prototipi realizzati nell’ambito di altri progetti in corso, che verranno sperimentati individualmente prima di essere integrati nell’Hydrogen Demo Valley.
La Hydrogen Demo Valley si inserisce nel quadro della strategia europea per l’idrogeno. In che modo questa iniziativa può rafforzare il ruolo dell’Italia nella catena del valore europea?
Tutte le Hydrogen Valley che in questi mesi stanno nascendo in Italia, nel loro insieme, rafforzeranno il ruolo e la competitività sui nuovi sistemi energetici. In questa fase si stanno sviluppando grandi infrastrutture di interconnessione come il cosiddetto “Corridoio Sud”, un idrogenodotto che attraverserà tutta l’Italia collegando l’Africa con l’Italia e l’Europa centrale.
Al tempo stesso, lo sviluppo di infrastrutture localizzate, più piccole ma distribuite sul territorio, come le Hydrogen Valley, permetterà di attivare i diversi segmenti dell’economia dell’idrogeno, dai sistemi di produzione e stoccaggio agli usi finali. La messa a terra di tali progetti promuoverà le prime economie industriali, lo sviluppo di know-how e competenze e, infine, consentirà di affrontare in modo concreto alcuni importanti aspetti normativi, di sicurezza e di accettabilità sociale. La nostra Hydrogen Demo Valley si inserisce in questo contesto, con una più spiccata valenza in termini di ricerca e innovazione.
Oltre alla dimensione tecnologica, quali ricadute sociali, ambientali ed economiche sono attese per il territorio e per il sistema Paese? Con quali indicatori verrà valutato l’impatto complessivo del progetto?
Oltre allo sviluppo dell’infrastruttura polifunzionale, il progetto Hydrogen Demo Valley prevede anche studi di sostenibilità economica, normativa e sicurezza. Vengono in particolare studiati aspetti relativi alla sicurezza dei processi e delle tecnologie implementate mediante le metodologie dell’analisi dell’intero ciclo di vita (Life Cycle Assessment).
Un elemento particolarmente importante sarà l’analisi dell’impatto dell’introduzione delle tecnologie dell’idrogeno in Italia e in Europa in termini di creazione di nuovi posti di lavoro e di sicurezza energetica. La possibilità di usufruire di una piattaforma di test di nuove tecnologie, unica del suo genere, rappresenterà già di per sé una opportunità di sviluppo di nuove competenze e di competitività per il nostro Paese e per i partner con cui collaboriamo, oltre alla possibilità di ospitare tecnici e ricercatori di tutto il mondo per la formazione e cooperazione internazionale.
Il modello sviluppato al Centro Ricerche Casaccia può diventare un riferimento per altre regioni italiane o europee? Quali elementi lo rendono potenzialmente scalabile?
La Hydrogen Demo Valley presso il Centro di Ricerche ENEA-Casaccia rappresenta un primo “modello”, al momento unico del suo genere, ma che sicuramente potrà essere replicato presso altri siti e altre regioni Italiane ed Europee. L’infrastruttura è relativamente piccola come capacità produttiva, parliamo di circa 200 kW di elettrolizzatori o circa 50 m3/h di idrogeno prodotto; tuttavia, è estremamente modulare e potrà essere scalata per capacità superiori, anche dell’ordine del MW o decine di MW.
