Il Progetto Integrato HyWays. Roadmap per l’introduzione dell’Idrogeno: il contesto italiano

1. Il Progetto Integrato HyWays.Roadmap per l’introduzione dell’Idrogeno: il contesto italiano R. VelloneENEA, Grande Progetto Idrogeno e Celle a Combustibile C.R. Casaccia, Via Anguillarese 301, 00060 Roma, Italia

2. Indice • Il contesto energetico di riferimento • L’opzione Idrogeno • Il Progetto Integrato HyWays • La particolarizzazione per I’Italia • Stato del Progetto • Conclusioni e raccomandazioni

3. Il contesto energetico di riferimento • Il Libro Verde della Commissione Europea individua come problemi fondamentali da risolvere per uno sviluppo energetico sostenibile negli Stati Membri: • Cambiamenti climatici • Sicurezza degli approvvigionamenti energetici • Il raggiungimento dell’obiettivo del protocollo di Kyoto per l’Unione Europea (8% di riduzione della CO2 per l’intervallo 2008-2012 rispetto al 1990) non è certo, anche per la defezione di Stati importanti; comunque l’obiettivo è insufficiente a fermare il riscaldamento del pianeta e può solo ritardarlo

4. Il contesto energetico di riferimento (2) • Le stime del Libro Verde dopo il 2010 prevedono una ripresa della crescita della domanda di energia con i seguenti effetti al 2030: • Le emissioni di CO2 aumenteranno ancora di almeno il 20% rispetto all’obiettivo di Kyoto • La dipendenza delle forniture dall’estero per i prodotti energetici raggiungeranno il 70% della domanda totale (dal 50% del 1999)

5. L’opzione Idrogeno - Vantaggi L’Idrogeno è un vettore energetico che può contribuire a trovare una valida soluzione al problema di uno sviluppo energetico sostenibile, in quanto: • Non emette al punto d’uso (trasporti, produzione di elettricità, ecc.) né la CO2, né gli altri inquinanti pericolosi per la salute dei cittadini e per l’ecosistema • Può essere ottenuto a partire da una lista molto articolata di fonti energeticheprimarie (fossili, rinnovabili, nucleare), migliorando quindi i margini di sicurezza degli approvvigionamenti • Può garantire elevate efficienze di conversione, se utilizzato nelle Celle a Combustibile, aumentando quindi l’efficienza complessiva della catena energetica

6. L’opzione Idrogeno - Vantaggi (2) • Può ridurre la domanda di fonti fossili non rinnovabili, a parità di energia resa, per quanto detto al punto precedente, aumentandone la durata • Può consentire di ridurre le emissioni della CO2, allorché è prodotto da fonti fossili, se associato ai processi di separazione e sequestro della CO2, evitando che tali gas possano diffondere nell’atmosfera • Garantisce la possibilità di accumulare quantità significative di energia, operazione di vitale importanza soprattutto per le fonti rinnovabili, in quanto consente di bilanciare tra loro domanda e offerta

7. L’opzione Idrogeno – Svantaggi (3) Esistono però delle barriere che ostacolano una rapida penetrazione dell’Idrogeno nel mercato energetico e che devono essere rimosse: • Tecnologiche, soprattutto per l’accumulo a bordo dei veicoli e la necessità di usare materiali particolari nei processi di conversione • Strutturali, ovvero la mancanza di reti adeguate di distribuzione e di servizi specifici che ne frenano l’uso • Economiche, legate ai costi ancora molto alti per i sistemi di conversione e le infrastrutture • Normative, soprattutto per quanto riguarda la mancanza di regole che garantiscano la sicurezza negli usi finali • Sociali, legati ai comportamenti tipici dei consumatori, che privilegiano scelte di tecnologie consolidate piuttosto che innovative, e a una percezione negativa sui rischi derivanti da un ampio uso dell’H2

8. L’opzione Idrogeno – Le azioni internazionali (5) Per permettere il decollo dell’opzione Idrogeno sono in corso azioni nei vari Paesi il cui obiettivo è favorire il decollo delle tecnologie • Negli Stati Uniti il Department of Energy investirà 1.7Miliardi di $ nel periodo 2003-2007 in R&D di veicoli a idrogeno e delle relative tecnologie per le infrastrutture • In Giappone le attività di R&D sono svolte nell’ambito del Programma WE-NET sponsorizzato dal METI (Ministero Economia, Industria e Commercio) in due fasi, con la seconda che è terminata nel 2002, anticipando la naturale scadenza del 2003 • A livello nazionale è stato finanziato dal MIUR e dal ministero per l’Ambiente il Programma di Ricerca sull’Idrogeno e le Celle a Combustibile per un importo pari a circa 90 M€; le proposte di ricerca sono in fase di valutazione • La Commissione Europea ha stanziato 198 Milioni di € nel primo bando di ricerca relativo ai Sistemi Energetici Sostenibili, in cui un ruolo importante è previsto per l’Idrogeno e le Celle a Combustibile

9. L’opzione Idrogeno – Le azioni internazionali (6) • Nello scorso mese di Novembre è stato firmato a Washington l’International Partnership for the Hydrogen Economy da parte di 15 Paesi, Italia inclusa, più la Commissione Europea per sviluppare la ricerca sull’H2 e le Fuel Cells • La Commissione Europea ha lanciato l’iniziativa Growth che vuole rinvigorire lo sviluppo tecnologico dei Paesi membri ed ha come tematica di riferimento lo sviluppo dell’H2 con 10 Mdi di € destinati all’energia fino al 2010 • La Commissione Europea ha anche attivato la European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platformper assicurare un migliore coordinamentoai programmi di ricerca europei, nazionali, regionali e locali e la partecipazione di tutti i soggetti importanti per la creazione di un mercato rilevante dell’H2 (strutture di ricerca, industrie, istituzioni, finanza, utenti e società civile)

10. Il Progetto Integrato HyWays Sulla base di quanto indicato, rispondendo al bando del VI FP, é stato perciò predisposto un Progetto Integrato denominato HyWays, con al finalità di sviluppare e valutare una roadmap per un sistema energetico europeo armonizzato, che possa prevedere nel futuro un ricorso significativo all’uso dell’Idrogeno. Il Progetto vuole quindi identificare tutti i provvedimenti e le misure necessarie per una diffusione a larga scala del vettore energetico, identificando i soggetti chiave (Governi, industrie, ecc. ) e creando le premesse per una loro efficace cooperazione, al fine di garantire il consenso sociale e l’unità di intenti necessari sulle azioni da intraprendere e le loro modalità, al fine di realizzare una nuova società basata sull’Idrogeno.

11. Il Progetto Integrato HyWays (2) La proposta HyWays, è organizzata su due fasi temporali di 18 mesi cadauna; nella prima sono coinvolte 32 organizzazioni partecipanti, tra cui 6 Stati Membri di cui si valuterà la specifica roadmap (a cui si aggiungeranno altre 5-7 nazioni nella fase due del Progetto) e che sono classificabili secondo tre tipologie: • le Industrie, interessate ad identificare per gli specifici mercati regionali i prodotti e servizi più appropriati • gli Istituti, che metteranno a punto gli strumenti ed eseguiranno le analisi su basidi elevata qualità, indipendenza e trasparenza • gli Stati Membri che potranno verificare le proprie strategie e definire l’insieme di misure legislative, economiche e sociali più efficaci per favorire la penetrazione dell’Idrogeno Le tre tipologie di soggetti hanno ruoli specifici diversi nel Progetto.

12. Il Progetto Integrato HyWays (3) La proposta HyWays garantirà anche alla Commissione Europea una piena rappresentazione degli scenari a livello di singole regioni/nazioni e di intera Europa, in modo da acquisire gli elementi di conoscenza necessari garantire un pieno sostegno alle azioni di R&D sull’Idrogeno e favorire la collaborazione internazionale con altre nazioni, creando le premesse per ampliare i mercati di interesse per l’Idrogeno. Il finanziamento della Commissione al Progetto è di 4 Milioni di €, per un costo complessivo dell’attività stimabile in più di 10 M€ per la prima fase.

13. Il Progetto Integrato HyWays (4) I partners di HyWays, divisi per tipologia, sono: • Istituti: • L-B-Systemtechnik GmbH-D (Coordinatore);, BETA-University-F, CEA-F, ECN-NL, ENEA-I, Fraunhofer ISI-D, ICSTM-UK, IDMEC-IST-PT, ZEW-D • Industrie: • Energia: bp-UK, EdF-F, EHN-E, Norsk Hydro-N, Repsol-E, Statkraft-N, TotalFinaElf-F, Vattenfall Europe-D • Transporti: BMW-D, DaimlerChrysler-D, Opel-D, • Processo: Air Liquide-F, Air Products-UK, General Electric Oil&Gas Nuovo Pignone-I, Hexion-NL, Infraserv-D, Linde-D, Messer-D, Vandenborre Techn.-B • Altri: Det Norske Veritas-N • Stati Membri: • CEA-F, DENA-D, ENEA-I, H.I.T.-GR, NOVEM-NL, WNRI-N

14. Il Progetto Integrato HyWays (5) Organizzazione del Progetto

15. Il Progetto Integrato HyWays (6) Le due fasi temporali di HyWays, della durata di 18 mesi ciascuna, prevedono lo svolgimento delle seguenti attività: • nella prima verranno definiti e validati gli strumenti che saranno applicati per l’analisi della roadmap del primo nucleo di Stati Membri (Francia, Germania, Italia, Olanda, Grecia e Norvegia) e dell’Unione Europea • nella seconda saranno effettuate le analisi per il secondo nucleo di Stati Membri . L’orizzonte temporale delle previsioni si colloca nel medio-lungo termine (2020-2050), per poter valutare in modo efficace lo sviluppo delle tecnologie e la loro effettiva introduzione sul mercato.

16. Il Progetto Integrato HyWays (7) Scopo Il contesto operativo Nazionale/Regionale UE 6 Altri Stati Membri Stati Membri 2003 HLG Visione Qualitativo Giugno 2003 AFCG Dicembre Consenso degli operatori HyNet su Obiettivi chiave Dic. 2003 quantitativi di 1° tentativo Sviluppo di regole per HyWays Consistenza economica Dettaglio (Fase I) e politica degli obiettivi e road map UE del 1° ordine (6 nazioni) st Giugno 2005 HyWays HyWays (Fase I) (Fase II) Giugno 2005 Dicembre 2006 Raccomandazioni strategiche armonizzate relative a tutti gli Operatori HyWays e a tutti i livelli (macro, meso , micro , ) Quanitativo Valutazione e validazione delle conseguenze economiche (costi (Fase II) Dicembre 2006 benefici) per tutti gli Operatori

17. Il Progetto Integrato HyWays (8) La struttura delle attività Il Progetto è articolato su 5 attività (Work Packages): • WP0,Gestione del Progetto, controllo di qualità dei risultati e disseminazione • WP1, Acquisizione dei dati tecnologici ed economici necessari per le analisi • Definizione di un insieme di tecnologie di riferimento per l’Unione Europea • Identificazione delle catene idrogeno “Well to Wheel “ e “Source to Users” per le regioni interessate, armonizzandole al mercato complessivo europeo • Acquisizione dei dati per le regioni specifiche

18. Il Progetto Integrato HyWays (9) La struttura delle attività (cont.) • WP2,Analisi WTW e STU per le catene energetiche più significative ed identificazione dei parametri specifici (efficienze, emissioni, costi,ecc.) • WP3, Valutazione socioeconomica per le regioni prescelte organizzata in 6 compiti: • Definizione del profilo energetico delle regioni • Costruzione degli scenari energetici di riferimento e penetrazione • Analisi energetica mediante il codice MARKAL • Analisi socioeconomica a livello intermedio • Analisi economica a livello macro • Analisi d’impatto ambientale (di responsabilità ENEA) • WP4, Sintesi a livello UE della roadmap per l’Idrogeno, validandola opportunamente

19. Il Progetto Integrato HyWays (10) La struttura delle attività

20. Il Progetto Integrato HyWays (11) Pathways esemplificativi considerati nella roadmap di HyNet e da definire per ciascuno Stato Membro

21. Il Progetto Integrato HyWays (12) Applicazioni esemplificativi della roadmap HyNet (usi finali) da caratterizzare per ciascuno Stato Membro

22. Il Progetto Integrato HyWays (13) Scenari di penetrazione autoveicoli nella roadmap HyNet

23. La particolarizzazione di HyWays per I’Italia La proposta HyWays vede l’Italia fortemente coinvolta nel progetto. Infatti: • è presente sia come Industria (GE-Nuovo Pignone), Istituto (ENEA), Stato Membro (ENEA); • è inserita tra gli Stati Membri oggetto dello studio nella fase I • è responsabile, tra l’altro, di un compito importante come l’analisi d’impatto ambientale Occorre però superare alcune debolezze esistenti al momento, dando all’Italia gli elementi per svolgere un ruolo ancora più centrale nel progetto, ovvero: • creare le necessarie sinergie a livello nazionale tra tutti i soggetti importanti per la penetrazione dell’Idrogeno nel nostro mercato; • incrementare la presenza industriale che è sia numericamente, sia settorialmente insufficiente, anche per un rilancio dell’economia e dell’occupazione • favorire le collaborazioni internazionali sul tema, anche grazie ad accordi già esistenti (es. Cina, Stati Uniti) • assicurare un flusso di finanziamenti adeguato e sufficiente a raggiungere gli obiettivi nazionali e creare le premesse per un concreto sviluppo tecnologico

24. La particolarizzazione di HyWays per I’Italia (2) Un primo problema, che l’Italia deve affrontare, in quanto Stato Membro oggetto dell’analisi nella Fase I, è quello di: • integrare i punti di vista dei diversi soggetti per costruire scenari condivisi su cui valutare le scelte e le opzioni disponibili in termini di costi, efficacia e benefici • rappresentare correttamente gli scenari energetici futuri nazionali e le scelte di politica energetica, economica ed industriale che caratterizzeranno la crescita nazionale; • definire le fonti primarie di riferimento e le catene di produzione ed utilizzo che verosimilmente interesseranno il nostro Paese • acquisire il complesso di dati necessari per svolgere le analisi di penetrazione dell’Idrogeno A livello nazionale le Istituzioni che hanno competenza sulle tematiche relative all’Idrogeno o che possono avere benefici dalla sua diffusione sono disperse tra diversi Organi, in particolare: • Ministero delle Attività Produttive • Ministero dell’Ambiente • Ministero dell’Economia • Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca • Ministero della Difesa • Regioni • Aree Metropolitane e Comuni

25. La particolarizzazione di HyWays per I’Italia (3) Un altro problema riguarda la presenza del contesto industriale che, per l’Italia, vede le seguenti condizioni al contorno: • la grande industria ha una posizione nell’economia nazionale meno importante rispetto al passato e ciò si ripercuote in ridotti investimenti nella R&D; occorre perciò invertire questa tendenza nelle varie fasi della catena dell’H2 • la piccola e media industria, che pure dimostra grandi capacità di iniziativa, è limitata fortemente da: • mancanza di un mercato certo nel breve-medio termine, dove si collocano tipicamente le innovazioni di cui è tipicamente portatrice • incertezza di finanziamenti e di misure di sostegno duraturi, che aumentano il rischio degli investimenti di R&D • ridotta presenza della grande industria nazionale, a cui fare riferimento, per rendere più tollerabili i margini di rischio Un punto a favore, adeguatamente riportato nella proposta, riguarda la necessità di promuovere intese e collaborazioni al di là del contesto europeo. In particolare per l’Italia appare importante favorire la collaborazione con la Cina, con cui esistono già accordi di collaborazione bilaterali. Analoga situazione potrebbe valere per gli USA.

26. La particolarizzazione di HyWays per I’Italia (4) Per contro esistono al momento in Italia aspetti positivi, in particolare gli attuali grandi interessi per l’Idrogeno, favoriti anche dalle iniziative di ricerca già finanziate dal MIUR e dal MATT,attraverso gli strumenti FISR, dalla consistente partecipazione di operatori nazionali ai bandi della Commissione Europea e dagli accordi internazionali che l’Italia ha attivato negli ultimi tempi. Tra le iniziative in essere, si segnala il progetto HySociety, cui partecipa l’ENEA, che ha come obiettivo l’identificazione e la rimozione delle barriere che ostacolano la penetrazione dell’Idrogeno in un’ottica temporale (2010-2020) e spaziale (solo per l’intera Unione) più limitata rispetto ad HyWays.

27. Stato del Progetto Il giorno 30 Marzo 2004 si é tenuto il kick-off meeting del Progetto HyWays, dove tra l’altro si é deciso di avviare le attività del progetto, avendo come data ufficiale il 1° Aprile, malgrado il contratto tra la Commissione e il Consorzionon sia stato ancora firmato. I partners hanno accettato unanimemente di condividere i rischi, peraltro minimi, di avviare le attività senza una copertura ufficiale, anche perché le attività serviranno a dare indicazioni alla Commissione per indirizzare e finanziare i temi di Ricerca, Sviluppo e Dimostrazione del 7° Programma Quadro. Entro la fine dell’anno c’è l’impegno di fornire i primi risultati che integreranno la cosiddetta roadmap 0 prodotta in HyNet, in modo da renderli fruibili per la Commissione per pianificare le proprie azioni future. Ciò comporterà un avvio molto intenso delle attività per l’ENEA, in particolare per attivare concretamente l’interfacciamento dei modelli della catena di analisi, per definire la lista dei dati da reperire (fonti energetiche, tecnologie, crescita socioeconomica, ecc.) ed il loro livello qualitativo e per individuare le fonti nazionali da cui acquisirli. Tali dati vanno integrati anche con informazioni che possano permettere di costruire gli scenari futuri (disponibilità di investimenti, realizzazione di infrastrutture e loro localizzazione geografica, ecc.) da costruire, analizzare e valutare con gli strumenti.

28. Stato del Progetto (2) European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform Member States Mirror Group Strategic Research Agenda H2 Roadmap Deployment Strategy Caselle di maggiore relazione con HyWays

29. Stato del Progetto (3) Un primo elemento di acquisizione delle informazioni avverrà attraverso il questionario proposto. Esso, é stato organizzato secondo il seguente schema: • Generalità • Profilo di interesse nel settore specifico Idrogeno e pile a combustibile • Obiettivi ricercati nelle diverse prospettive temporali • Priorità nel ciclo dell’idrogeno • A. Spinte energetiche e/o ambientali che motivano il ricorso al vettore idrogeno • Priorità specifiche nel ciclo dell’idrogeno • Dalla produzione alla distribuzione dell’idrogeno •  Applicazioni dell’idrogeno e sviluppo di tecnologie a pile a combustibile

30. Conclusioni e raccomandazioni Un approccio sistemico come quello proposto in HyWays costituisce un reale passo in avanti per comprendere come affrontare i problemi energetici, al di là dell’uso dell’Idrogeno, in un contesto internazionale, dove è necessario garantire alti livelli di competitività e di innovazione tecnologica. A livello italiano ciò sarebbe importante per aumentare la presenza delle imprese nazionali sui mercati e contribuire così a sostenere l’economia e l’occupazione che vive un periodo abbastanza delicato. Un’analisi quantitativa approfondita delle opzioni disponibili per le varie fasi della catena dell’idrogeno permetterà di valutare appieno l’impatto delle scelte praticabili, evitando errori, riducendo gli esborsi e massimizzando i benefici risultanti dall’introduzione dell’uso dell’Idrogeno come vettore energetico. Pertanto è di grande importanza sfruttare l’opportunità HyWays, come già stanno facendo altre nazioni (Francia, Germania) che, come si può evincere dal loro partenariato, partecipano all’iniziativa costituendo poli di riferimento nazionali dove è presente una nutrita rappresentanza degli Operatori e delle Istituzioni che, confrontandosi periodicamente, possono individuare le strategie più opportune e minimizzare i rischi.

31. Conclusioni e raccomandazioni (2) L’ENEA ha un ruolo duplice nel progetto HyWays, ricoprendo funzioni sia di istituto sia di rappresentante nazionale. Considerata la sua presenza da anni sul tema dell’Idrogeno, può svolgere un’azione di coesione a livello Paese, per costituire una struttura di indirizzo analoga a quella di altri Stati Membri. In particolare può: • incentivare e stimolare la presenza del polo industriale, creando le premesse per una crescita tecnologica e occupazionale, anche in virtù delle passate e presenti collaborazioni su tematiche di ricerca relative ad energia e ambiente; • rendere più incisive le azioni di Ricerca e Sviluppo tecnologico necessarie, garantendo una vasta ed efficace presenza delle strutture accademiche e di ricerca pubblica e privata per gli stessi motivi del punto precedente • operare per migliorare il raccordo tra le Istituzioni pubbliche e gli operatori privati, favorendo una presa di coscienza delle problematiche esistenti ed una valutazione obiettiva degli scenari possibili • facilitare il raggiungimento di sintesi condivise, integrandole anche con le risultanze delle analoghe valutazioni effettuate negli altri Stati Membri

32. Conclusioni e raccomandazioni (3) Le imprese potranno a loro volta beneficiare della metodologia per verificare i ritorni degli investimenti da effettuare, minimizzando i rischi. L’ENEA non può però certamente sostituirsi agli Organi Istituzionali, che devono predisporre le azioni di competenza sia per definire scenari energetici credibili sia per assicurare che i risultati del Progetto possano trovare piena attuazione nel contesto nazionale, come pure dare certezze sugli spazi di mercato per le imprese. Uno dei vantaggi che si conseguirà al completamento del progetto sarà la disponibilità di una metodologia che non dovrà essere applicata una tantum, ma dovrà essere uno strumento da utilizzare e aggiornare periodicamente, sulla base delle nuove informazioni risultanti dalle prime esperienze concrete effettuate nei vari contesti territoriali, e produrre nel tempo previsioni sempre più attendibili. In particolare sarebbe molto utile se la stessa metodologia potesse essere estesa, con le dovute integrazioni, anche alle altre fonti energetiche per esplorare in modo coerente e completo i possibili scenari energetici, economici e sociali futuri.