L’idea circola da anni e ha il fascino delle soluzioni definitive: il sole d’estate produce più di quanto la casa consumi, l’eccesso diventa idrogeno, l’idrogeno aspetta nella bombola e a gennaio torna corrente. Nessun degrado, nessuna autoscarica, nessun limite di stagione. Vale la pena capire cosa succede davvero all’energia lungo quel percorso, perché il conto si fa con due moltiplicazioni.
I tre pezzi della catena
Un accumulo a idrogeno domestico non è un apparecchio unico. È una sequenza di macchine, ognuna con il proprio rendimento e la propria manutenzione.
Il primo pezzo è l’elettrolizzatore. Riceve corrente continua dall’impianto fotovoltaico e la usa per rompere la molecola d’acqua in idrogeno e ossigeno. Le tecnologie domestiche più diffuse sono l’alcalina, matura ed economica, e la PEM a membrana polimerica, più compatta e più reattiva ai carichi variabili, caratteristica che con il fotovoltaico conta.
Il secondo pezzo è lo stoccaggio. L’idrogeno gassoso a pressione atmosferica occupa un volume enorme rispetto all’energia che contiene, quindi va compresso. I sistemi domestici seguono due strade: bombole ad alta pressione, oppure serbatoi a idruri metallici, materiali che assorbono l’idrogeno nella propria struttura cristallina come una spugna e lo rilasciano quando servono, lavorando intorno ai 30 bar anziché a centinaia.
Il terzo pezzo è la cella a combustibile, che fa il percorso inverso: ricombina idrogeno e ossigeno dell’aria producendo corrente, calore e acqua. Non c’è combustione e non ci sono parti rotanti, quindi il funzionamento è silenzioso.
A questi si aggiungono i componenti di servizio che nelle presentazioni commerciali spariscono e nella realtà costano: sistema di trattamento dell’acqua, compressore, scambiatori per il recupero del calore, elettronica di conversione e sistema di sicurezza.
Il rendimento, moltiplicazione dopo moltiplicazione
Ogni conversione ha un rendimento inferiore a uno, e i rendimenti si moltiplicano.
I numeri della catena vengono dalla letteratura tecnica sui sistemi rigenerativi a idrogeno: un elettrolizzatore alcalino si colloca intorno al 70 per cento di rendimento, una cella a combustibile PEM intorno al 47 per cento. Il prodotto dei due fa circa il 33 per cento, e la compressione dell’idrogeno erode ancora qualche punto, motivo per cui il valore comunemente citato per il ciclo completo si aggira sul 30 per cento. Le rassegne più ottimistiche arrivano al 40, alcune ricerche su elettrolizzatori avanzati promettono molto di più, e restano promesse di laboratorio.
Sull’altro piatto della bilancia una batteria al litio ferro fosfato lavora fra il 90 e il 95 per cento di rendimento di andata e ritorno. La differenza è di sei decimi dell’energia che entra nel sistema.
Una precisazione doverosa: quel 30 per cento riguarda l’energia che torna in forma elettrica. La catena produce calore in abbondanza, sia nell’elettrolisi sia nella cella a combustibile, e i sistemi domestici lo recuperano per acqua calda e riscaldamento tramite scambiatori dedicati. Guardando l’energia totale utilizzata il quadro migliora sensibilmente. Guardando i kilowattora elettrici disponibili la sera di gennaio, il quadro resta quello del disegno.
Il vantaggio che le batterie non hanno
Se il rendimento fosse l’unico criterio, la questione sarebbe chiusa. C’è però un servizio che l’idrogeno rende e nessuna batteria rende: lo spostamento stagionale.
Una batteria trattiene energia per ore o giorni. Poi intervengono l’autoscarica delle celle e soprattutto il consumo permanente dell’elettronica di gestione, che su un accumulo da balcone vale qualche watt continuo. Chi carica a luglio per usare a dicembre scopre che a dicembre non c’è rimasto niente, e che nel frattempo l’invecchiamento calendariale ha lavorato comunque.
L’idrogeno chiuso in una bombola resta identico per mesi. Non degrada, non si autoscarica, non ha cicli. È il motivo per cui i sistemi domestici che lo utilizzano lo affiancano sempre a una batteria: la batteria copre il ciclo giorno-notte, dove il rendimento conta, l’idrogeno copre il ciclo estate-inverno, dove conta la conservazione.
La logica è la stessa che rende sensato l’accumulo virtuale sul piano commerciale, con una differenza sostanziale: l’accumulo virtuale è una scrittura contabile dentro un contratto, l’idrogeno è energia fisicamente conservata.
Cosa esiste davvero in commercio
Il sistema di riferimento del settore è Picea, prodotto dalla tedesca Home Power Solutions. La struttura è quella descritta sopra: inverter con regolatore di carica per il fotovoltaico, accumulo elettrico da 20 kWh per il breve periodo, trattamento dell’acqua ed elettrolizzatore per produrre idrogeno, cella a combustibile per riconvertirlo, recupero del calore per riscaldamento e ventilazione. L’unità interna occupa circa 1,5 m², mentre lo stoccaggio è costituito da bombole modulari collocate all’esterno.
I numeri che circolano sui primi sistemi parlano di un dimensionamento per consumi elettrici fra 3.000 e 6.000 kWh l’anno e di un prezzo intorno ai 54.000 euro in Germania, escluso l’impianto fotovoltaico e escluse le opere di installazione.
Sul mercato si sono affacciate altre proposte, dal sistema australiano LAVO basato su idruri metallici a progetti sperimentali italiani, e il quadro cambia in fretta. La costante è il posizionamento: villetta indipendente con spazio esterno, obiettivo dichiarato dell’autonomia dalla rete, budget da ristrutturazione importante.
| Voce | Accumulo a idrogeno domestico | Accumulo al litio da balcone |
|---|---|---|
| Rendimento del ciclo elettrico | circa 30 % | 90-95 % |
| Conservazione utile | mesi | ore, al più giorni |
| Ordine di grandezza della spesa | decine di migliaia di euro | centinaia di euro |
| Spazio richiesto | unità interna più bombole esterne | una scatola sul balcone |
| Installazione | impianto tecnologico con pratica antincendio | collegamento a spina |
| Manutenzione | acqua demineralizzata, filtri, controlli periodici | sostanzialmente nulla |
In Italia: la questione antincendio
Chi cerca di portare la tecnologia in un contesto italiano incontra prima di tutto la prevenzione incendi. Il DM 7 luglio 2023 ha introdotto la regola tecnica per la progettazione, la realizzazione e l’esercizio degli impianti di produzione di idrogeno mediante elettrolisi e dei relativi sistemi di stoccaggio.
Le prescrizioni sono quelle di un impianto tecnologico. Ogni unità di stoccaggio di idrogeno gassoso richiede una struttura di supporto incombustibile con resistenza al fuoco almeno R60 e dispositivi di sicurezza che impediscano il superamento della pressione di progetto; gli stoccaggi di idrogeno compresso vanno protetti con impianti di raffreddamento a pioggia, salvo i pacchi bombole di volume geometrico inferiore a un metro cubo.
È un impianto normativo scritto per l’industria e per le stazioni di rifornimento, e la sua applicazione a un’abitazione privata richiede un progetto e un rapporto con il comando dei Vigili del Fuoco. Lo stesso produttore di Picea indica la disciplina dei gas industriali negli altri Paesi come la ragione per cui il sistema è rimasto riservato al mercato tedesco.
Perché sul balcone il discorso si chiude subito
Su questo sito la domanda arriva quasi sempre da chi ha o sta valutando un impianto plug and play, e lì la risposta è di aritmetica.
Un kit da 800 W ben esposto produce nell’arco dell’anno un ordine di grandezza di 900-1.200 kWh, e la parte che avanza rispetto ai consumi istantanei è una frazione di quel totale. Il ragionamento completo sta nell’articolo su quanto surplus resta davvero, e il risultato tipico si conta in poche centinaia di kilowattora l’anno.
Una catena a idrogeno domestica è dimensionata per spostare migliaia di kilowattora da una stagione all’altra, occupa un metro e mezzo quadrato interno più le bombole all’esterno, richiede una pratica antincendio e costa quanto un appartamento piccolo. Il rapporto fra l’apparecchiatura e l’impianto che dovrebbe servire è fuori scala di due ordini di grandezza. A questo si aggiunge una considerazione condominiale ovvia: nessun regolamento contempla bombole di idrogeno sul balcone di casa.
Cosa guardare invece
Per chi parte dal problema reale, cioè avere energia la sera invece di regalarla alla rete, le strade praticabili su un impianto da balcone sono tre, in ordine di efficacia.
La prima è spostare i consumi nelle ore di produzione, che ha rendimento del 100 per cento e costo zero: lavatrice e lavastoviglie a mezzogiorno valgono più di qualunque tecnologia di accumulo.
La seconda è una batteria al litio ferro fosfato dimensionata sul surplus reale, con il ragionamento sviluppato nell’articolo su quanta capacità serve.
La terza è l’accumulo termico, cioè mandare il surplus in un boiler invece che in una batteria: rendimento di conversione alto verso il calore, costo dell’apparecchiatura basso, con il limite che quell’energia torna soltanto come acqua calda.
L’idrogeno resta una tecnologia interessante e in movimento, che merita attenzione per il ruolo che avrà nella rete e nell’industria. Sul balcone di un appartamento italiano, oggi, il posto giusto è la lista delle cose da tenere d’occhio.
Il verdetto
L’accumulo fotovoltaico a idrogeno funziona, esiste in commercio e risolve l’unico problema che le batterie non sanno risolvere: portare l’energia dall’estate all’inverno. Il prezzo di quel servizio si legge in due moltiplicazioni, e vale circa due terzi dell’energia che entra nel sistema.
Per una villetta con impianto grande, spazio esterno, budget da ristrutturazione e un obiettivo dichiarato di autonomia dalla rete, la tecnologia ha una sua logica, con l’avvertenza che la strada normativa italiana è tutta da percorrere. Per un impianto da balcone la risposta è netta e non cambierà con il prossimo modello: il surplus da gestire è troppo poco, lo spazio è troppo, e una batteria da qualche centinaio di euro fa lo stesso lavoro restituendo nove decimi di quello che riceve.
Domande frequenti
Come funziona un accumulo fotovoltaico a idrogeno?
La catena ha tre pezzi. Un elettrolizzatore usa il surplus fotovoltaico per separare l'acqua in idrogeno e ossigeno; l'idrogeno viene compresso e conservato in bombole o in serbatoi a idruri metallici; una cella a combustibile lo ricombina con l'ossigeno dell'aria quando serve corrente, producendo elettricità, calore e acqua. Il ciclo si chiude senza emissioni locali diverse dal vapore acqueo.
Qual è il rendimento di un accumulo a idrogeno rispetto a una batteria?
Il rendimento di andata e ritorno di una catena a idrogeno si colloca intorno al 30 per cento: un elettrolizzatore alcalino converte circa il 70 per cento dell'energia in ingresso, una cella a combustibile PEM ne restituisce circa il 47 per cento. Una batteria al litio ferro fosfato lavora invece fra il 90 e il 95 per cento. Su cento kilowattora di surplus la differenza vale circa sessanta kilowattora.
Esistono sistemi a idrogeno per la casa già in commercio?
Il riferimento più noto è Picea di Home Power Solutions, che unisce una batteria da 20 kWh per il giorno e la notte a un elettrolizzatore con cella a combustibile per il passaggio dall'estate all'inverno. L'unità interna occupa circa 1,5 m² e le prime forniture sono state proposte in Germania intorno ai 54.000 euro, esclusi impianto fotovoltaico e installazione.
Posso installare un accumulo a idrogeno in Italia?
La strada è molto stretta. Gli impianti di produzione di idrogeno per elettrolisi e i relativi stoccaggi ricadono nella regola tecnica di prevenzione incendi del DM 7 luglio 2023, con requisiti come strutture di supporto incombustibili di resistenza al fuoco almeno R60. Sono prescrizioni pensate per impianti tecnologici, e il produttore di Picea indica proprio la disciplina dei gas industriali come ostacolo alla vendita fuori dalla Germania.
L'idrogeno ha senso per un fotovoltaico da balcone?
No, per ragioni di scala prima ancora che di norma. Un kit da 800 W produce nell'arco dell'anno qualche centinaio di kilowattora di surplus, mentre una catena a idrogeno domestica è dimensionata per spostare migliaia di kilowattora dall'estate all'inverno. Il costo dell'apparecchiatura supera di due ordini di grandezza quello dell'impianto che dovrebbe servire.
Perché si parla di idrogeno se il rendimento è così basso?
Perché risolve un problema che le batterie non risolvono: l'accumulo stagionale. Una batteria trattiene energia per ore o giorni, poi il consumo dell'elettronica e l'autoscarica la svuotano. L'idrogeno resta nella bombola per mesi senza degradare, quindi permette di consumare a dicembre l'energia prodotta a luglio. Si paga quel servizio con il rendimento.
Quanto spazio serve per conservare l'idrogeno di una casa?
Molto più che per una batteria, a parità di energia restituita. L'idrogeno gassoso ha densità energetica per unità di volume bassa, e per questo va compresso: i sistemi domestici usano idruri metallici intorno ai 30 bar oppure bombole ad alta pressione. Nel caso di Picea le bombole stanno all'esterno dell'edificio e l'unità interna occupa comunque circa un metro e mezzo quadrato.
Il calore prodotto dalla cella a combustibile si può recuperare?
Sì, ed è la voce che riscatta parzialmente il rendimento elettrico. I sistemi domestici integrano scambiatori che recuperano il calore dell'elettrolisi e della cella a combustibile per l'acqua calda sanitaria e il riscaldamento. Il rendimento complessivo di utilizzo sale, mentre la quota di energia che torna in forma elettrica resta quella indicata.