Idrogeno per alimentazione delle fonderie di alluminio: quale sarà il futuro?

A oggi la possibilità di sostituire i combustibili fossili utilizzati dalle fonderie con idrogeno “verde” è frenata dalla necessità di ingenti investimenti.

Il tema della decarbonizzazione nel settore della fonderia è stato oggetto di numerosi approfondimenti che Assofond ha svolto, allo scopo di “sondare” le varie ipotesi di soluzione tecniche al tema della sostituzione dei combustibili di origine fossile oggi utilizzati quali vettori energetici in molti forni impiegati in fonderia, sia per produzione di getti ferrosi che non ferrosi.

Dalle analisi svolte sulle diagnosi energetiche realizzate dalle imprese di fonderia nel 2018, in relazione agli obblighi posti alle imprese energivore dalla normativa in tema di razionalizzazioni energetiche, è emerso che sul totale della produzione di getti, solo il 21% è realizzata utilizzando per i forni fusori energia elettrica, mentre il restante quantitativo è realizzato impiegando forni a gas, principalmente metano (54%), o coke (25%).

Nelle fonderie di metalli ferrosi (acciaio e ghisa) la fusione viene effettuata con forni cubilotto che utilizzano coke, con forni rotativi con bruciatori ossi-metano, e con forni elettrici a induzione o ad arco. Le fonderie di metalli non ferrosi utilizzano, prevalentemente, forni a gas.

La decarbonizzazione delle fonderie dell’alluminio e l’idrogeno

La politica intrapresa dall’Unione Europea di contrasto alla emissione di gas a effetto serra, definita nel Green Deal europeo, ha registrato un’accelerazione, in relazione agli obiettivi posti nel luglio 2021 dalla Commissione europea con il nuovo pacchetto di misure noto come Fit for 55, finalizzato al raggiungimento della neutralità climatica nel 2050, con un obiettivo intermedio al 2030 di riduzione delle emissioni di CO₂ del 55% rispetto ai livelli del 1990. Ciò ha reso più urgente la definizione di strategie per realizzare, nel breve periodo, processi di decarbonizzazione dei settori industriali, che possano consentire il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni climalteranti posti al 2030.

Uno studio sui settori ha evidenziato, per i vari settori industriali esaminati, le possibili soluzioni di decarbonizzazione percorribili nel medio/lungo termine.

Per la fonderia fra le possibili “leve” disponibili nel percorso verso la decarbonizzazione del settore al 2050, a fianco di soluzioni di elettrificazioni dei forni – che richiedono ingenti investimenti economici oltre a importanti modifiche del layout aziendale – sono state individuate soluzioni più percorribili per i forni a gas nel breve (da qui al 2030) e nel medio-lungo periodo (al 2050). È stato prospettato anche il quadro dei contributi che il settore fonderia può dare al processo di decarbonizzazione e sono stati valutati, allo stesso tempo, i costi per tonnellata di CO_2eq risparmiata.

Fra tali leve sono state individuate ipotesi di sostituzione del combustibile di origine fossile con combustibili “verdi”, biometano e/o idrogeno verde (idrogeno prodotto da elettrolizzatori alimentati con energia elettrica da fonti rinnovabili).

PNRR e decarbonizzazione delle fonderie

La transizione energetica ha trovato nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza lo strumento per consentire, attraverso importanti contributi economici, la realizzazione di progetti in vari ambiti.

Fra gli obietti previsti dalle Missioni del Piano trovano temi quali:

• Digitalizzazione;
• Innovazione;
• Competitività;
• Cultura;
• Rivoluzione verde e transizione ecologica;
• Infrastrutture per una mobilità sostenibile;
• Istruzione e ricerca, inclusione e coesione, salute.

Il PNRR è in piena coerenza con i sei pilastri definiti in Europa dal Next Generation EU (NGEU) e soddisfa largamente i parametri fissati dai regolamenti europei sulle quote di progetti “verdi” e digitali.

L’efficientamento energetico e l’utilizzo di fonti di energia a basso impatto ambientale, previsti nel Piano, sono al centro della strategia che il settore della fonderia ha definito per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione fissati dal Green Deal europeo.

Fra le tecnologie che necessitano di sviluppo, il tema idrogeno e la cattura trasporto e stoccaggio (CCUS) della CO₂ sono di potenziale interesse per i settori industriali in ottica di decarbonizzazione.

In particolare, l’utilizzo dell’idrogeno in sostituzione dei combustibili fossili è stato oggetto dell’attenzione di Assofond che ha valutato possibili sostituzioni, in prima ipotesi parziali (in miscela al 10 ÷ 20%), del metano per alimentare i bruciatori dei forni fusori.

I vari approfondimenti svolti sui tavoli tecnici, coordinati da Confindustria, dei settori Hard To Abate, hanno da subito evidenziato che l’elevato costo di produzione dell’idrogeno “verde” da elettrolizzatori rappresenta oggi un limite che rende, di fatto, non percorribile questa strada per molti settori che non potrebbero sostenere l’impatto economico di una tale scelta.

Allo stato attuale, la mancanza di infrastrutture di distribuzione dell’idrogeno costituisce un ulteriore problema; utilizzare idrogeno per sostituire il metano nei forni significa prevedere investimenti non solo per realizzare gli impianti fotovoltaici per la produzione di energia “verde” e per gli elettrolizzatori, ma anche per i necessari sistemi di accumulo dell’idrogeno. Anche nell’ipotesi di superamento degli aspetti legati agli ingenti investimenti necessari, resta lo scoglio dei costi OPEX legati alla produzione dell’idrogeno, insostenibili anche se confrontati con i livelli “stratosferici” raggiunti dal prezzo del metano nel corso del 2022; prezzi che avevano rischiato di mettere in ginocchio molte imprese gasivore anche nel settore della fonderia.

Gli interventi previsti dal PNRR dedicati allo sviluppo dell’utilizzo dell’idrogeno nei settori Hard to Abate individuati (nello specifico: Missione M2 – Componente C2 – Intervento 3. Promuovere la produzione, distribuzione e gli usi finali dell’Idrogeno), non hanno risolto il problema degli OPEX legati alla produzione dell’idrogeno, nonostante tali ostacoli fossero stati più volte segnalati al Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica dai rappresentanti di tutti i settori Hard to Abate, che hanno lamentato la mancanza di sussidi OPEX per l’utilizzo di idrogeno sostenibile nel progetto di Ricerca e Sviluppo. Questo rappresenta dunque un grosso freno agli investimenti.

Il D.M. 21 ottobre 2022, n. 463 ha definito disposizioni in merito alle modalità e ai criteri generali per la concessione delle agevolazioni previste dal PNRR nell’ambito della Missione 2, Componente 2, Investimento 3.1 «Produzione di idrogeno in aree industriali dismesse (hydrogenvalleys)» nonché dell’investimento 3.2 «Utilizzo dell’idrogeno in settori hard-to-abate». Il decreto disciplina, inoltre, le modalità per il riconoscimento dell’idrogeno “verde” e dell’idrogeno “rinnovabile”, oggetto dei finanziamenti previsti. Finanziamenti che coprono le spese per investimenti, mentre rimangono esclusi qualsivoglia sostegno in relazione ai costi di gestione degli impianti che fossero realizzati in attuazione del PNRR.

All’indomani della pubblicazione del Bando, Assofond ha effettuato valutazioni circa la possibilità di accedervi, in particolare in relazione al Titolo III del Bando dedicato ai Settori Hard to Abate, e nello specifico relativamente alle agevolazioni previste dall’art. 8, lettera a) del decreto, che stanzia un miliardo di euro “per la realizzazione di progetti e interventi finalizzati alla sostituzione di almeno il dieci per cento del metano e dei combustibili fossili utilizzati nei processi produttivi”, contattando alcune imprese nel settore delle fonderie di metalli ferrosi e non ferrosi che utilizzano metano per i forni fusori, che hanno dichiarato il loro interesse e la disponibilità di massima ad aderire a un progetto comune per approfondire gli aspetti tecnici dell’utilizzo dell’Idrogeno.

La verifica delle reali possibilità di accedere ai finanziamenti, a seguito della pubblicazione il 15 marzo 2023 dell’Avviso pubblico (per la presentazione di proposte progettuali di cui all’articolo 10 del decreto 21 ottobre 2022, n.463, nell’ambito dell’investimento 3.2 “Utilizzo dell’idrogeno in settori hard-to-abate”, missione 2, componente 2, del PNRR, coordinando le imprese che avevano manifestato interesse), ha confermato la difficoltà di adesione, principalmente in relazione da un lato alla “taglia minima” dell’importo dell’investimento richiesto (entità minima dell’investimento per i progetti di ricerca per l’uso di idrogeno in processi industriali: 500.000 euro), e dall’altro dalla quota di finanziamento prevista dal bando, oscillante tra il 25 e il 50% dell’importo ammissibile, che ha comportato la rinuncia di Assofond al progetto.

Fonderie alluminio e idrogeno: quindi c’è possibilità?

L’opzione idrogeno resta, comunque, in campo anche quale vettore energetico in sostituzione del metano, principalmente in relazione alla possibile evoluzione tecnologica, e ai progetti che vedono coinvolti importanti attori industriali che hanno investito in ricerca e sviluppo. È verosimile ritenere che la prospettata evoluzione tecnologica possa comportare la possibilità di ridurre i costi di produzione e che l’idrogeno possa essere distribuito a mezzo di reti dedicate, con conseguenti riduzioni dei costi complessivi che oggi i potenziali utilizzatori industriali dovrebbero sostenere.

Fonte: In Fonderia – ll magazine dell’industria fusoria italiana