Alimentare le energie rinnovabili con lo stoccaggio dell’energia verde
I sistemi di energia rinnovabile, come l’eolico e il solare, ci forniscono energia pulita proveniente da risorse naturali, riducendo la nostra dipendenza da combustibili fossili inquinanti e spesso importati. Tuttavia, queste fonti di energia rinnovabile sono variabili in quanto dipendono dall’irraggiamento solare o dalle condizioni del vento, motivo per cui la produzione non sempre soddisfa la domanda.
Lo stoccaggio dell’idrogeno verde
«La transizione verso l’energia verde richiede ben più dello sviluppo di tecnologie pulite», osserva Angela Mary Thomas, coordinatrice del progetto AMBHER(si apre in una nuova finestra) e chimica attiva presso il centro di ricerca spagnolo Tecnalia(si apre in una nuova finestra). «Richiede anche soluzioni innovative di stoccaggio.» Lo stoccaggio dell’idrogeno verde è uno dei modi che possono consentire di sostenere questa transizione: l’elettricità rinnovabile in eccesso può essere convertita in idrogeno tramite elettrolisi e l’idrogeno può quindi essere immagazzinato, trasportato e successivamente utilizzato nelle celle a combustibile, per i trasporti o nei processi industriali. «La sfida principale per lo stoccaggio dell’idrogeno verde riguarda la bassa densità energetica volumetrica di questo elemento», spiega Thomas. «Il suo stoccaggio diretto richiede in genere materiali specializzati o recipienti ad alta pressione, spesso a temperature molto basse. Sebbene la conversione dell’idrogeno in molecole semplici come l’ammoniaca possa facilitare lo stoccaggio a lungo termine, la conversione e il recupero comportano anche perdite di energia e l’utilizzo di apparecchiature aggiuntive.»
Lo stoccaggio dell’idrogeno tramite strutture metallorganiche e ammoniaca
Il progetto AMBHER, finanziato dall’UE, si è proposto di promuovere lo sviluppo di queste tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno, sia per lo stoccaggio a breve che a lungo termine, e di gettare le basi per una futura commercializzazione. A tal fine, il progetto ha riunito un consorzio composto da 16 partner provenienti da sei paesi dotati di competenze che spaziano dalla scienza dei materiali applicata alla fornitura di energia su larga scala. Per lo stoccaggio a breve termine, il team ha sviluppato innovative strutture metallorganiche (MOF, Metal Organic Framework) porose, materiali a forma di gabbia costituiti da ioni metallici collegati da molecole organiche, a cui l’idrogeno può legarsi. Queste MOF possono essere integrate in serbatoi di stoccaggio di nuova concezione per applicazioni di trasporto. Lo stoccaggio a lungo termine dell’idrogeno comporta la produzione sicura e sostenibile di ammoniaca; a tal fine sono stati sviluppati nuovi catalizzatori e membrane da incorporare nei reattori a membrana per l’intensificazione del processo con l’obiettivo di conseguire una lavorazione efficiente in termini di risorse e una sintesi dei materiali a basso costo, in modo da ridurre il fabbisogno di materiali ed energia e si sostenere al contempo la competitività industriale europea. «In tal maniera, siamo riusciti a portare avanti approcci complementari allo stoccaggio dell’idrogeno su diverse scale temporali», afferma Thomas. «Ciò può contribuire a rendere le catene del valore delle materie prime più resilienti, sostenibili e sicure, rafforzando le capacità europee in materia di progettazione e produzione di catalizzatori avanzati, membrane e materiali nanoporosi.»
Un sistema energetico europeo a impatto zero sul clima
Il progetto è riuscito a dimostrare la fattibilità delle soluzioni di stoccaggio proposte. AMBHER rappresenta pertanto un passo in avanti concreto verso un sistema energetico europeo sicuro, circolare e neutro dal punto di vista climatico, fornendo inoltre una base tecnologica per la successiva dimostrazione industriale e l’implementazione a livello commerciale. Nel corso dell’attuazione sono state individuate diverse sfide tecniche relative allo sviluppo dei materiali. La tabella di marcia tecnologica di AMBHER prevede che la commercializzazione definitiva di entrambe le soluzioni richieda da sette a undici anni, da cui nasce l’esigenza di investimenti continui nello sviluppo di materiali innovativi, dalla fase di laboratorio a quella di immissione sul mercato. Gli sviluppatori della tecnologia concepita da AMBHER intendono sfruttare entrambe le soluzioni di stoccaggio attraverso brevetti, progettazione industriale e accordi di concessione in licenza per i materiali e i processi sviluppati. È inoltre possibile esplorare l’utilizzo industriale diretto della sintesi dell’ammoniaca tramite sistemi integrati di reattori a membrana catalitica, in vista di contratti di licenza o trasferimento tecnologico a produttori di ammoniaca e fornitori di tecnologia.
