Un impianto ibrido offre la possibilità di un sistema energetico flessibile tutto l’anno
La quota di fonti energetiche rinnovabili variabili nel mix di energia sta rapidamente aumentando nel corso del tempo. Secondo le ultime previsioni relative al mercato delle energie rinnovabili dell’Agenzia internazionale per l’energia, la loro capacità potrebbe espandersi del 50 % tra il 2019 e il 2024. Se da un lato la crescita delle rinnovabili favorisce la riduzione delle emissioni di carbonio e interviene sui cambiamenti climatici, dall’altro equilibrarne la disponibilità con livelli variabili del fabbisogno di elettricità si rivela alquanto impegnativo. Ad esempio, le tecnologie basate sull’energia solare ed eolica producono energia rispettivamente durante giorni soleggiati e ventosi.
Biocarburanti sostenibili: i fattori che ne frenano l’ascesa
Lo stoccaggio affidabile dell’energia costituisce la tecnologia di destinazione per sprigionare il vasto potenziale delle energie rinnovabili. L’utilizzo dell’idrogeno per lo stoccaggio dell’energia si dimostra importante anche per le tecnologie di cogenerazione di energia elettrica e termica, di solito presenti nei sistemi di teleriscaldamento delle città e negli impianti di riscaldamento centralizzato di edifici di grandi dimensioni. «Le tecnologie di cogenerazione di energia elettrica e termica all’avanguardia hanno subito un forte stress finanziario nel mercato dell’energia europeo in mutamento. Si assiste quindi a una chiara necessità di soluzioni nuove e flessibili di teleriscaldamento e cogenerazione di energia elettrica e termica in grado di mantenere la fattibilità economica in presenza di una maggiore introduzione di approvvigionamenti energetici variabili», osserva Esa Kurkela, coordinatore del progetto FLEXCHX, finanziato dall’UE. La trigenerazione di elettricità, riscaldamento e di un prodotto intermedio che può essere raffinato fino a diventare un carburante per il trasporto, si rivela un modo conveniente di affrontare la sfida di un debole connubio tra disponibilità di energia solare e domanda di elettricità e riscaldamento. «I biocarburanti avanzati costituiscono un aspetto fondamentale dell’evoluzione dei trasporti a basse emissioni di carbonio già dai primi anni 2000; tuttavia, la distribuzione a livello industriale è stata frenata. Uno dei motivi determinanti di questa situazione risiede nel tentativo di raggiungere un’economia soddisfacente sfruttando economie di scala. Ciò comporta la costruzione di impianti di dimensioni estremamente grandi, di potenza superiore ai 300 MW, che alla fine è giudicata troppo rischiosa dagli investitori», aggiunge Kurkela. «Si dimostra altrettanto raro trovare consumatori che potrebbero efficacemente avvalersi di grandi quantità del genere di fornitura di calore provviste da impianti su larga scala.»
Il processo targato FLEXCHX
I ricercatori impegnati nel progetto FLEXCHX hanno presentato con successo una centrale elettrica innovativa che incita a una revisione della modalità di combinazione tra cogenerazione di energia elettrica e termica e rinnovabili variabili. «Abbiamo elaborato un processo flessibile e integrato che combina l’elettrolisi dell’acqua con la gassificazione della biomassa e la liquefazione catalitica. Questo processo produce calore, elettricità e un vettore energetico intermedio, ovvero la cera Fischer-Tropsch, che è possibile trasformare in un carburante per il trasporto utilizzando le esistenti attrezzature di raffinazione del petrolio», spiega Kurkela. Gli impianti FLEXCHX possono essere integrati con diversi sistemi di cogenerazione, di energia elettrica e termica, sia industriali che di teleriscaldamento. «Durante l’estate, si producono carburanti rinnovabili da biomassa e idrogeno; l’idrogeno è ricavato dall’elettrolisi dell’acqua azionata dall’elettricità eccedentaria a basso costo della rete elettrica. Invece, nelle buie giornate invernali, l’impianto funziona a biomassa, ottimizzando la produzione di calore, elettricità e cera Fischer-Tropsch. La maggior parte dei componenti dell’impianto è impiegata per tutto l’anno, e solo il gruppo di elettrolisi è messo in funzione stagionalmente», aggiunge Kurkela. Mettere in campo la stessa flessibilità di impianto, a biomassa o combinandolo con l’elettricità da fonti rinnovabili, risulta radicale. Gli impianti di teleriscaldamento all’avanguardia alimentati a biomassa sono di solito messi in funzione nei giorni freddi, circa 5 000 ore all’anno. Al contrario, il tempo di funzionamento annuale delle unità di conversione da elettricità a carburante che sfruttano l’energia solare è limitato a circa 3 000 ore. Il vantaggio principale del processo di FLEXCHX consiste nella produzione costante di elettricità, carburanti e riscaldamento per tutto l’anno.
Parole chiave
FLEXCHX, biomassa, cogenerazione, di energia elettrica e termica, teleriscaldamento, carburante per il trasporto, cera Fischer-Tropsch
