L’idrogeno «ecologico» promette una maggiore integrazione rinnovabile con reti più stabili
Normalmente, l’idrogeno si ottiene utilizzando un processo chiamato reazione di reforming con vapore. Sebbene sia economicamente conveniente, il processo non produce idrogeno pulito in quanto utilizza gas naturale e produce anidride carbonica e altri agenti inquinanti. Un modo non inquinante di produrre idrogeno è l’elettrolisi che scinde l’acqua nei suoi componenti principali: idrogeno e ossigeno. Il combustibile rinnovabile può fungere da potenziale mezzo di stoccaggio dell’energia elettrica, che può essere utilizzato per alimentare i veicoli o riconvertito in elettricità.
La difficile gestione delle variazioni di energia solare ed eolica
Nonostante l’eolico e il solare occupino un saldo posto come alcune delle più promettenti tecnologie di energia rinnovabile, il fatto che non producano energia 24 ore su 24 è certamente uno dei principali svantaggi. L’uso del gas di idrogeno puro come mezzo intermedio si sta evolvendo come una delle soluzioni più sostenibili, che contribuirà al raggiungimento della tanto richiesta produzione costante di energia elettrica necessaria per mantenere l’equilibrio della rete elettrica. È infatti in grado di assorbire l’elettricità ecologica in eccesso attraverso l’elettrolisi dell’acqua, conservarla per tutto il tempo necessario e riconsegnarla alla rete. Utilizzando l’acqua e l’elettricità ecologica generata da una serie di pannelli solari o da turbine eoliche, un elettrolizzatore alcalino scinde le molecole d’acqua nei suoi costituenti, agendo come un equilibrio dinamico sulla rete elettrica in grado di aumentarne o ridurne il consumo di energia.
Un’alternativa efficiente e competitiva in termini di costi per l’economia a basse emissioni di carbonio
Il progetto ELYntegration, finanziato dall’UE, ha esplorato le tecnologie necessarie per superare le attuali limitazioni nel campo dei grandi sistemi di stoccaggio dell’energia. Insieme, i partner del progetto, provenienti da diversi paesi europei, hanno sviluppato con successo un elettrolizzatore alcalino IHT monopila robusto e flessibile in grado di produrre 4,5 tonnellate metriche di idrogeno al giorno. Questo tipo di elettrolizzatore è caratterizzato dall’avere due elettrodi che operano in una soluzione elettrolitica liquida alcalina di idrossido di potassio o idrossido di sodio. «L’elettrolizzatore di nuova concezione, robusto, efficiente e competitivo in termini di costi, crea la capacità dell’intera installazione di fornire alla rete un servizio elettrico su scala megawatt», ha spiegato la coordinatrice del progetto Vanesa Gil. Durante la fase di progettazione, i partner del progetto hanno preso in considerazione molti aspetti diversi per un’applicazione tecnologica di successo, tra cui la valutazione del quadro normativo per l’integrazione degli elettrolizzatori nella rete elettrica, l’esplorazione delle attuali tariffe energetiche e l’individuazione di nuovi modelli aziendali e casi d’uso in cui gli elettrolizzatori potrebbero beneficiare di prezzi dell’elettricità molto bassi. «Un’altra importante considerazione è stata lo sviluppo e l’attuazione di un sistema di controllo e di comunicazione che interagisca con la rete e con le tecnologie rinnovabili in modo da bilanciare domanda e offerta», ha aggiunto Gil. Durante la progettazione del sistema da megawatt, i partner del progetto hanno costruito modelli per simulare le prestazioni del bilanciamento dell’impianto in condizioni altamente dinamiche e con carichi variabili. Hanno anche sviluppato nuovi materiali, elettrodi e membrane e migliorato le procedure di assemblaggio. Le membrane e gli elettrodi sono stati selezionati sulla base di test progressivi su vari livelli di scala. L’attenzione si è concentrata, rispettivamente, sulla riduzione del crossover del gas a basse densità di corrente e sull’eccesso di potenziale ad alte densità di corrente. Inoltre, sono state approfondite nuove topologie cellulari per aumentare l’efficienza dell’elettrolisi. Le tecnologie sviluppate dal progetto ELYntegration potrebbero essere scalate per soddisfare le esigenze del mercato. «I miglioramenti dimostrati nella tecnologia degli elettrolizzatori alcalini IHT portano una flessibilità che aiuta a mantenere la stabilità delle reti elettriche, facilitando così un maggiore utilizzo dell’elettricità rinnovabile», ha concluso Gil.
Parole chiave
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