Sole e acqua per la produzione di idrogeno
Nel progetto HYDROSOL-3D , finanziato dall'UE, è stato attuato un ciclo a due stadi di divisione termochimica dell'acqua in un reattore monolitico che sfrutta il calore dalle radiazioni solari concentrate per la produzione rinnovabile di H2. Partendo dal successo dei progetti precedenti (HYDROSOL e HYDROSOL-II), gli scienziati hanno fornito un progetto dettagliato di un impianto di dimostrazione da 1 megawatt (MWth). Il team ha preso in considerazione due scenari per la produzione di H2 mediante la divisione termochimica dell'acqua attraverso l'energia solare. Il primo scenario è stato l'adattamento della tecnologia a una struttura termo-solare esistente, mentre il secondo ha coinvolto lo sviluppo di un impianto solare-termochimico completamente nuovo. Il lavoro tecnico è stato accompagnato da uno studio sull'attuabilità dell'impianto su larga scala, e da un analisi di mercato per determinare scenari realistici per la penetrazione sul mercato. Nei tre anni di durata del progetto, gli scienziati hanno condotto estese ricerche sul miglioramento dei materiali utilizzati nella produzione termochimica di H2. Sono state prodotte strutture porose costituite interamente dal materiale di ossidoriduzione come divisori attivi dell'acqua. Inoltre, hanno migliorato il design del reattore per ridurre le perdite termiche e consentire una distribuzione omogenea della temperatura pur mantenendo la modularità strutturale. È stato progettato un algoritmo di controllo per controllare la temperatura dei reattori a energia solare variando il numero di eliostati. Sono state condotte campagne sperimentali con il ricevitore-reattore solare HYDROSOL-II per la convalida dell'algoritmo di controllo e l'ottimizzazione della strategia operativa. Una campagna di prova sui nuovi monoliti ricoperti di redox ha indicato una stabilità operativa ciclica a lungo termine durante l'irradiazione solare ad alte temperature. HYDROSOL-3D ha fornito la progettazione completa dell'impianto, definendo il sistema di controllo, i sensori e gli attuatori del processo. Il costo della produzione di H2 da fonti non rinnovabili salirà in seguito all'aumento del costo dei combustibili fossili e alla possibile introduzione di tasse ambientali sempre più severe. Allo stesso tempo, i miglioramenti nel campo delle tecnologie solari (costo degli eliostati, sistema di monitoraggio degli eliostati e ottimizzazione del campo fotovoltaico) renderanno la tecnologia di HYDROSOL più competitiva rispetto ai percorsi di generazione di H2 che producono biossido di carbonio non rinnovabile.
