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Aereo a idrogeno, la sfida per decarbonizzare l'aviazione
Il mondo dell'aviazione costituisce un settore che può avere un ruolo chiave nel cammino verso la transizione energetica. In questo contesto, l'aereo a idrogeno rappresenta una soluzione concreta: i vantaggi della filiera dell'idrogeno possono infatti portare non solo a una propulsione a zero emissioni, ma anche alla decarbonizzazione delle attività che ruotano attorno all'aeroporto.
Affinché l'aereo a idrogeno diventi una realtà diffusa, il primo passo da compiere è ripensare l'intero ecosistema aeroportuale. Si tratta di una scommessa su cui Air Liquide sta già puntando grazie alla sua esperienza sull'intera catena dell'idrogeno e alle partnership avviate a livello internazionale.
Prima di scendere nel dettaglio delle azioni intraprese dal Gruppo, vediamo qual è la situazione attuale rispetto alla decarbonizzazione dell'aviazione e perché l'aereo a idrogeno si presenti come una soluzione a lungo termine.
L'impatto dell'aviazione sul clima: verso l'aereo a idrogeno
Secondo lo studio Hydrogen-powered Aviation (Clean Sky 2 and Fuel Cells & Hydrogen 2 Joint Undertakings, 2020), il trasporto aereo è responsabile di circa il 3-7% delle emissioni globali di CO2. Infatti, i motori a combustione degli aerei emettono 3,15 chilogrammi di CO2 per ogni chilogrammo di cherosene bruciato in volo: una quota consistente di carbonio che permane per 50-100 anni nell'atmosfera superiore.
Occorre ricordare che, negli ultimi tre decenni, l'aviazione è migliorata dal punto di vista del rapporto passeggero/emissioni. Questo è accaduto grazie all'incremento della densità dei passeggeri e ad alcuni miglioramenti operativi, come motori e cellule più efficienti.
D'altra parte, però, l'aumento della domanda di viaggi aerei ha causato un notevole incremento generale delle emissioni di CO2. La stessa ricerca stima che solo dal 2015 al 2020 siano cresciute del 34%, con un trend in aumento. Considerando che il Green Deal presentato dalla Commissione europea pone l'obiettivo di arrivare alla neutralità carbonica nel 2050, la transizione energetica dell'aviazione risulta quanto mai urgente.
Tra le opzioni di decarbonizzazione, è annoverata la compensazione delle emissioni del trasporto aereo con attività "carbon-negative". Tuttavia, nel futuro scenario a zero emissioni questo sarebbe possibile solo con attività come cattura e sequestro CO2 emessa dai voli e il suo reimpiego sotto forma di altro materiale.
In realtà, le soluzioni attualmente più concrete sono l'uso di carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF) e l'aereo a idrogeno. Ma se i SAF possono essere una soluzione a breve termine, l'aereo a idrogeno costituisce invece una risposta per azzerare le emissioni di carbonio nel settore dell'aviazione su un piano temporale più ampio. Vediamo perché.
I carburanti sostenibili per l'aviazione e l'aereo a idrogeno
Per decarbonizzare l'aviazione servono quindi nuovi carburanti e tecnologie di propulsione. Prima di arrivare all'aereo a idrogeno, occorre menzionare i SAF, ovvero i carburanti sostenibili per l'aviazione. T
ra questi, i più sviluppati sono i biocarburanti ricavati da biomasse e rifiuti, i biocarburanti avanzati sintetizzati da materie prime solide, e i sincarburanti, ossia carburanti sintetizzati a partire da H2 e CO2. Il loro impiego non porta però all'azzeramento delle emissioni, poiché utilizzando i SAF la CO2 non viene del tutto eliminata. Tuttavia, i SAF hanno aperto la porta all'idrogeno.
La relazione ReFuelEu adottata dal Parlamento Europeo ha infatti incluso l'idrogeno come carburante nella definizione di SAF: un passo avanti che segna la crescente importanza di questa molecola nel mondo dell'aviazione. Al ruolo determinante che l'H2 può avere nel settore si lega quindi la soluzione su cui Air Liquide ha deciso di puntare per contribuire alla decarbonizzazione dell'aviazione: l'aereo a idrogeno.
Cosa cambia con l'aereo a idrogeno
Per capire la portata innovativa dell'aereo a idrogeno occorre considerare l'intero sistema aeroportuale in relazione alla produzione, al trasporto, allo stoccaggio e all'utilizzo dell'H2. L'idrogeno prodotto tramite un elettrolizzatore a idrogeno alimentato da energia rinnovabile è a tutti gli effetti una fonte di energia pulita che non emette CO2 per la sua produzione.
Nella sua forma gassosa, l'idrogeno può essere trasportato tramite una rete di gasdotti presso i liquefattori situati presso gli aeroporti. Qui, l'idrogeno viene liquefatto e stoccato per essere utilizzato.
Ancor prima di essere impiegato come propulsore per l'aereo, l'H2 può alimentare una serie di servizi a terra riducendo così il loro impatto. Tra questi: carrelli elevatori, mezzi per traino bagagli, bus navetta o rimorchiatori. Grazie a camion con cisterne ad alte prestazioni, l'H2 liquido può essere poi trasportato direttamente sulla pista per il rifornimento dell'aeromobile.
A bordo dell'aereo, l'H2 può alimentare i sistemi di volo e di comunicazione nella cabina di pilotaggio, ma anche l'illuminazione, il riscaldamento e la refrigerazione. E poi, ovviamente, può diventare il carburante per la propulsione del velivolo attraverso la combustione diretta o alimentando una cella a combustibile.
Il suo volume più elevato rispetto al cherosene o ai SAF richiederà aeromobili con serbatoi più grandi e modifiche strutturali alla catena di approvvigionamento energetico dell'aeroporto. Tuttavia, costituisce una soluzione totalmente green: non contenendo carbonio, l'idrogeno genera come unico sottoprodotto l'acqua, senza alcuna emissione di CO2.
Le partnership di Air Liquide per sviluppare l'aereo a idrogeno
Attualmente Air Liquide è presente in tutta la catena di valore dell'idrogeno, ed è protagonista nello sviluppo di sinergie tra diverse applicazioni incentrate sull'H2 rinnovabile. La complementarietà degli usi dell'idrogeno e delle infrastrutture è infatti un valore chiave per ripensare gli aeroporti in funzione dell'aereo a idrogeno. Grazie alle partnership siglate, il Gruppo è già al lavoro per rendere l'aeroporto a idrogeno una realtà.
Nel 2021 Air Liquide, Airbus e Groupe ADP hanno firmato un'intesa per preparare gli aeroporti di Parigi all'era dell'idrogeno. In particolare, l'obiettivo è dotare Paris-Charles de Gaulle e Paris-Orly delle infrastrutture necessarie entro il 2035, sviluppando un modello di aereo a idrogeno di tipo commerciale.
Nello stesso anno, la partnership tra Air Liquide, Airbus e VINCI Airports ha individuato l'aeroporto di Lyon-Saint Exupéry per un progetto pilota di decarbonizzazione. A partire dal 2023, vi verranno installate le infrastrutture per rifornire i serbatoi dell'aereo a idrogeno.
L'obiettivo a lungo termine sarà dotare la rete aeroportuale europea di VINCI degli impianti di produzione, stoccaggio e fornitura di idrogeno, impiegandolo per i servizi a terra e a bordo.
Nel 2022 Air Liquide, Airbus, Seoul-Incheon Airport e Korean Air hanno unito le forze per studiare l'uso dell'idrogeno nella decarbonizzazione dell'aviazione in Corea del Sud: non solo infrastrutture, ma anche il dispiegamento dell'aereo a idrogeno commerciale nel Paese.
Infine, sempre nel 2022, Air Liquide e Groupe ADP hanno annunciato la prima joint venture di ingegneria specializzata per facilitare lo sviluppo delle infrastrutture a idrogeno negli aeroporti.
La decarbonizzazione non passa dunque solo dai trasporti via terra, ma anche dal cielo: le azioni intraprese da Air Liquide per rispondere alle sfide poste dalla transizione energetica puntano a dare vita a tecnologie pulite per la mobilità nel loro insieme.
Per farlo, ci impegniamo ogni giorno per disegnare una nuova società a basse emissioni di carbonio, puntando anche su un'economia basata sull'idrogeno.
Prima di scendere nel dettaglio delle azioni intraprese dal Gruppo, vediamo qual è la situazione attuale rispetto alla decarbonizzazione dell'aviazione e perché l'aereo a idrogeno si presenti come una soluzione a lungo termine.
L'impatto dell'aviazione sul clima: verso l'aereo a idrogeno
Secondo lo studio Hydrogen-powered Aviation (Clean Sky 2 and Fuel Cells & Hydrogen 2 Joint Undertakings, 2020), il trasporto aereo è responsabile di circa il 3-7% delle emissioni globali di CO2. Infatti, i motori a combustione degli aerei emettono 3,15 chilogrammi di CO2 per ogni chilogrammo di cherosene bruciato in volo: una quota consistente di carbonio che permane per 50-100 anni nell'atmosfera superiore.
Occorre ricordare che, negli ultimi tre decenni, l'aviazione è migliorata dal punto di vista del rapporto passeggero/emissioni. Questo è accaduto grazie all'incremento della densità dei passeggeri e ad alcuni miglioramenti operativi, come motori e cellule più efficienti.
D'altra parte, però, l'aumento della domanda di viaggi aerei ha causato un notevole incremento generale delle emissioni di CO2. La stessa ricerca stima che solo dal 2015 al 2020 siano cresciute del 34%, con un trend in aumento. Considerando che il Green Deal presentato dalla Commissione europea pone l'obiettivo di arrivare alla neutralità carbonica nel 2050, la transizione energetica dell'aviazione risulta quanto mai urgente.
Tra le opzioni di decarbonizzazione, è annoverata la compensazione delle emissioni del trasporto aereo con attività "carbon-negative". Tuttavia, nel futuro scenario a zero emissioni questo sarebbe possibile solo con attività come cattura e sequestro CO2 emessa dai voli e il suo reimpiego sotto forma di altro materiale.
In realtà, le soluzioni attualmente più concrete sono l'uso di carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF) e l'aereo a idrogeno. Ma se i SAF possono essere una soluzione a breve termine, l'aereo a idrogeno costituisce invece una risposta per azzerare le emissioni di carbonio nel settore dell'aviazione su un piano temporale più ampio. Vediamo perché.
I carburanti sostenibili per l'aviazione e l'aereo a idrogeno
Per decarbonizzare l'aviazione servono quindi nuovi carburanti e tecnologie di propulsione. Prima di arrivare all'aereo a idrogeno, occorre menzionare i SAF, ovvero i carburanti sostenibili per l'aviazione. T
ra questi, i più sviluppati sono i biocarburanti ricavati da biomasse e rifiuti, i biocarburanti avanzati sintetizzati da materie prime solide, e i sincarburanti, ossia carburanti sintetizzati a partire da H2 e CO2. Il loro impiego non porta però all'azzeramento delle emissioni, poiché utilizzando i SAF la CO2 non viene del tutto eliminata. Tuttavia, i SAF hanno aperto la porta all'idrogeno.
La relazione ReFuelEu adottata dal Parlamento Europeo ha infatti incluso l'idrogeno come carburante nella definizione di SAF: un passo avanti che segna la crescente importanza di questa molecola nel mondo dell'aviazione. Al ruolo determinante che l'H2 può avere nel settore si lega quindi la soluzione su cui Air Liquide ha deciso di puntare per contribuire alla decarbonizzazione dell'aviazione: l'aereo a idrogeno.
Cosa cambia con l'aereo a idrogeno
Per capire la portata innovativa dell'aereo a idrogeno occorre considerare l'intero sistema aeroportuale in relazione alla produzione, al trasporto, allo stoccaggio e all'utilizzo dell'H2. L'idrogeno prodotto tramite un elettrolizzatore a idrogeno alimentato da energia rinnovabile è a tutti gli effetti una fonte di energia pulita che non emette CO2 per la sua produzione.
Nella sua forma gassosa, l'idrogeno può essere trasportato tramite una rete di gasdotti presso i liquefattori situati presso gli aeroporti. Qui, l'idrogeno viene liquefatto e stoccato per essere utilizzato.
Ancor prima di essere impiegato come propulsore per l'aereo, l'H2 può alimentare una serie di servizi a terra riducendo così il loro impatto. Tra questi: carrelli elevatori, mezzi per traino bagagli, bus navetta o rimorchiatori. Grazie a camion con cisterne ad alte prestazioni, l'H2 liquido può essere poi trasportato direttamente sulla pista per il rifornimento dell'aeromobile.
A bordo dell'aereo, l'H2 può alimentare i sistemi di volo e di comunicazione nella cabina di pilotaggio, ma anche l'illuminazione, il riscaldamento e la refrigerazione. E poi, ovviamente, può diventare il carburante per la propulsione del velivolo attraverso la combustione diretta o alimentando una cella a combustibile.
Il suo volume più elevato rispetto al cherosene o ai SAF richiederà aeromobili con serbatoi più grandi e modifiche strutturali alla catena di approvvigionamento energetico dell'aeroporto. Tuttavia, costituisce una soluzione totalmente green: non contenendo carbonio, l'idrogeno genera come unico sottoprodotto l'acqua, senza alcuna emissione di CO2.
Le partnership di Air Liquide per sviluppare l'aereo a idrogeno
Attualmente Air Liquide è presente in tutta la catena di valore dell'idrogeno, ed è protagonista nello sviluppo di sinergie tra diverse applicazioni incentrate sull'H2 rinnovabile. La complementarietà degli usi dell'idrogeno e delle infrastrutture è infatti un valore chiave per ripensare gli aeroporti in funzione dell'aereo a idrogeno. Grazie alle partnership siglate, il Gruppo è già al lavoro per rendere l'aeroporto a idrogeno una realtà.
Nel 2021 Air Liquide, Airbus e Groupe ADP hanno firmato un'intesa per preparare gli aeroporti di Parigi all'era dell'idrogeno. In particolare, l'obiettivo è dotare Paris-Charles de Gaulle e Paris-Orly delle infrastrutture necessarie entro il 2035, sviluppando un modello di aereo a idrogeno di tipo commerciale.
Nello stesso anno, la partnership tra Air Liquide, Airbus e VINCI Airports ha individuato l'aeroporto di Lyon-Saint Exupéry per un progetto pilota di decarbonizzazione. A partire dal 2023, vi verranno installate le infrastrutture per rifornire i serbatoi dell'aereo a idrogeno.
L'obiettivo a lungo termine sarà dotare la rete aeroportuale europea di VINCI degli impianti di produzione, stoccaggio e fornitura di idrogeno, impiegandolo per i servizi a terra e a bordo.
Nel 2022 Air Liquide, Airbus, Seoul-Incheon Airport e Korean Air hanno unito le forze per studiare l'uso dell'idrogeno nella decarbonizzazione dell'aviazione in Corea del Sud: non solo infrastrutture, ma anche il dispiegamento dell'aereo a idrogeno commerciale nel Paese.
Infine, sempre nel 2022, Air Liquide e Groupe ADP hanno annunciato la prima joint venture di ingegneria specializzata per facilitare lo sviluppo delle infrastrutture a idrogeno negli aeroporti.
La decarbonizzazione non passa dunque solo dai trasporti via terra, ma anche dal cielo: le azioni intraprese da Air Liquide per rispondere alle sfide poste dalla transizione energetica puntano a dare vita a tecnologie pulite per la mobilità nel loro insieme.
Per farlo, ci impegniamo ogni giorno per disegnare una nuova società a basse emissioni di carbonio, puntando anche su un'economia basata sull'idrogeno.
Settori: Ambiente, Analisi, abbattimento e Controllo emissioni, Cambiamento climatico, Combustibili, Efficienza energetica industriale, Energia, GAS, Idrogeno, Rinnovabili
Mercati: Trasporti e Automotive
