Il percorso dell’energia a idrogeno sostenibile verso la commercializzazione
L’idrogeno è una promettente fonte di energia pulita che dispone del potenziale di rivoluzionare i nostri sistemi energetici: la combinazione di questo elemento con l’ossigeno in una cella a combustibile, infatti, consente la produzione di elettricità, generando solamente acqua e calore come sottoprodotti. Ciononostante, molti metodi intesi a produrre idrogeno (ad esempio a partire dal metano) generano emissioni e rischiano di aggravare i problemi esistenti legati ai cambiamenti climatici. L’idrogeno creato senza rilasciare emissioni nocive, invece, è noto come «idrogeno verde». Nell’ambito del progetto HYDROSOL-beyond, finanziato dall’UE, i ricercatori hanno lavorato al fine di portare a termine una serie di passate iniziative con l’obiettivo di consentire la commercializzazione dell’idrogeno verde sostenibile. Il team ha perfezionato la tecnologia su cui ha iniziato a lavorare 20 anni fa, ovvero un innovativo impianto per la produzione di idrogeno in grado di creare idrogeno verde mediante energia solare. «La tecnologia viene alimentata ad energia solare concentrata indirizzata su un reattore per raggiungere le elevate temperature necessarie allo svolgimento delle reazioni redox termochimiche solari, in modo da scindere l’acqua e produrre idrogeno solare», spiega Souzana Lorentzou, ingegnere chimica attiva presso il Centro di ricerca e tecnologia Hellas (CERTH, Centre for Research & Technology Hellas) in Grecia. Secondo quanto spiegato dall’esperta, in questo modo l’energia solare viene immagazzinata in un vettore energetico che può essere utilizzato quando e dove è necessario, evitando le limitazioni temporali e locali che affliggono l’energia solare.
Individuare le sfide e testare nuove soluzioni
La tecnologia viene applicata a un impianto solare costituito da un campo eliostatico, nonché a una torre solare simile agli impianti solari a concentrazione utilizzati per generare elettricità grazie al sole. Il reattore solare si trova sulla torre solare, mentre il campo eliostatico dirige e concentra i raggi solari sull’apertura del reattore stesso. Questa concentrazione della radiazione solare viene ulteriormente potenziata mediante l’impiego di un concentratore secondario presso tale apertura, che riduce le perdite di energia all’ingresso del reattore. Nell’ambito del progetto HYDROSOL-beyond, il team ha lavorato al fine di identificare e affrontare alcune delle sfide legate all’implementazione del sistema, tra cui la riduzione al minimo del gas inerte, il recupero del calore di scarto e la produzione di idrogeno con un’efficienza superiore al 5% nei test effettuati sul campo. Le attività si sono incentrate sullo sviluppo di nuovi concetti da integrare nella piattaforma solare esistente e sulla conduzione di esperimenti solari presso la Plataforma Solar de Almería, istituto di ricerca in Spagna.
Migliorare le capacità dell’impianto di produzione di idrogeno verde
Il team ha creato e testato, su scala di laboratorio, nuove strutture reticolari di ossidi metallici redox impiegate al fine di scindere l’acqua e intrappolare l’ossigeno. «Queste strutture hanno dimostrato una durata a lungo termine, mantenendo la resa dell’idrogeno in seguito a più di 1 100 cicli», spiega Lorentzou. Un concetto innovativo di intrappolamento dell’ossigeno, inoltre, ha consentito di ridurre il consumo di gas inerte, anche su scala di laboratorio. Nella fase finale il progetto ha ottenuto vari risultati, tra cui i principali sono stati lo sviluppo di un nuovo scambiatore di calore ibrido ceramico-metallico e la sua integrazione nella piattaforma per il recupero del calore. HYDROSOL-beyond ha inoltre effettuato riparazioni e migliorie ai reattori e all’ottica al fine di garantire un funzionamento sicuro ed efficiente.
Ampliare l’utilizzo dell’energia solare
Il progetto ha approfondito la comprensione da parte dell’équipe degli aspetti operativi associati agli impianti a torre di energia solare, identificando relativi punti di forza e debolezze. Tuttavia, i risultati della produzione di idrogeno solare mediante diversi reattori testati in ambienti reali sono stati scoraggianti in termini di fattibilità tecno-economica. «Sebbene i processi termochimici solari siano promettenti a livello teorico, è necessario superare importanti sfide a livello tecnico ed economico prima di passare all’applicazione su larga scala», osserva Lorentzou. Ciononostante, secondo quanto aggiunto dall’esperta, i risultati ottenuti da HYDROSOL-beyond mettono in evidenza le future potenzialità delle tecnologie solari termochimiche, aprendo nuove strade per la leadership europea nel campo delle tecnologie solari ad alta temperatura.
Parole chiave
HYDROSOL-beyond, solare, energia, idrogeno verde, reazioni, termochimico
