Una centrale di conversione di elettricità in idrogeno in Danimarca supera il problema dell’intermittenza dell’energia rinnovabile
La natura intermittente dell’energia solare ed eolica fa sì che ci siano sempre dei periodi in cui tali fonti riescono a produrre più elettricità di quanta non sia necessaria ai consumatori. Per evitare che tale capacità eccedentaria vada persa, la conversione di elettricità in gas sembra la soluzione ideale. L’elettricità rinnovabile viene convertita in idrogeno prima di essere impiegata in quanto tale, o prima di essere convertita in gas di sintesi, metanolo o ammoniaca. La prima opzione, chiamata Power2Hydrogen o PtH2, impiega l’idrogeno direttamente ed è considerata la soluzione per la produzione di idrogeno più sostenibile tra quelle attualmente esistenti. «Se l’elettricità deriva da fonti rinnovabili quali le turbine eoliche, l’idrogeno può essere considerato sostenibile, a differenza di quello prodotto da combustibili fossili. La conversione in idrogeno rende possibile lo stoccaggio di energia rinnovabile e la sua fornitura a settori quali quello industriale e della mobilità», afferma Diederick Luijten, vicepresidente per l’energia da idrogeno per l’Europa settentrionale presso Air Liquide e project manager di HyBalance. Questa tecnologia era conosciuta da tempo, ma doveva ancora essere dimostrata sull’intera catena del valore, su scala industriale e con un utilizzo finale multisettoriale, elementi considerati un prerequisito affinché l’investimento venga ripagato. Tale dimostrazione era uno dei principali obiettivi di HyBalance. Il consorzio formato da sei membri si è prefisso l’obiettivo di costruire un impianto di dimostrazione PtH2 in Danimarca, che è stato inaugurato nel settembre 2018 a Hobro, una località selezionata per la sua vicinanza alle fonti di energia eolica, alla rete elettrica ad alta tensione, alle reti e alle strutture di stoccaggio del gas. La centrale a 1,2 MW è una delle centrali a idrogeno basate sull’elettrolisi più grandi d’Europa.
Dimostrazione dell’elettrolisi con PEM
Diversamente dalla maggior parte delle centrali a idrogeno che impiegano l’elettrolisi alcalina, in cui l’acqua si scinde in idrogeno e ossigeno quando l’elettricità viene introdotta tramite due elettrodi, la centrale di Hobro utilizza l’elettrolisi con membrana a scambio protonico (PEM). Essa funziona come una cella a combustibile PEM con un processo inverso, tale da generare idrogeno, e non elettricità, come prodotto finale. «Il progetto si pone l’obiettivo di convalidare la tecnologia di elettrolisi con membrana a scambio protonico e la sua capacità di bilanciare la rete in modo flessibile e dinamico, offrendo un’alta disponibilità e veloci tempistiche di avvio/spegnimento della rete. HyBalance è uno dei primi impianti PtH2 in Europa a fornire servizi di bilanciamento della rete», osserva Luijten. In breve, un impianto per elettrolisi con PEM può essere velocemente adattato ai variabili quantitativi di elettricità disponibili sul mercato, un elemento essenziale per convertire e stoccare elettricità eccedente proveniente dalle turbine eoliche. Da quando è entrato in funzione, l’impianto fornisce idrogeno a clienti industriali e a stazioni di rifornimento tramite condotte e trasporto con rimorchio. «La centrale elettrolitica con PEM è stata sottoposta a una serie di test di prestazioni ed è in grado di produrre 180 tonnellate di idrogeno di alta qualità (≥ 99,998 %) all’anno. Il sistema è attualmente in linea con gli obiettivi dell’impresa comune «Celle a combustibile e idrogeno» (IC FCH) della Commissione europea e produce idrogeno con un consumo di energia in un intervallo compreso fra 55 e 58 kWh/kg con carico nominale», spiega Luijten. In definitiva, il progetto è riuscito a dimostrare che PtH2 è in grado di aiutare a decarbonizzare la nostra economia. Alla fine del 2019, HyBalance aveva fornito oltre 76 tonnellate di idrogeno ecologico, riempito più di 150 rimorchi e accumulato 13 300 ore di tempo di funzionamento. Luijten si dichiara fiducioso che la centrale contribuirà ad accelerare l’installazione di impianti di PtH2 in tutta Europa. Il gruppo continuerà a sottoporre a regolare valutazione le prestazioni delle proprie celle a combustibile, mentre verranno condotti ulteriori test di bilanciamento per valutare i potenziali guadagni entro la fine del progetto, prevista per settembre 2020.
Parole chiave
HyBalance, trasformazione di elettricità in idrogeno, elettrolisi, Danimarca, rinnovabile, gas di sintesi, metanolo, ammoniaca, idrogeno
