Power-To-Gas: l’elettricità rinnovabile cambia forma

La tecnologia denominata Power-to-Gas (PtG) permette la trasformazione di energia elettrica in gas. Tale trasformazione, nel caso in cui sfrutti solo l’elettrolisi produce idrogeno in uscita. Altrimenti, se all’elettrolisi segue un processo di metanazione, si ottiene come prodotto finale il cosiddetto Gas Metano Sintetico (GMS). Tale tecnologia suscita grande interesse perché può concorrere alla decarbonizzazione del sistema energetico, utilizzando, tra l’altro, in maniera sistemica e integrata le infrastrutture esistenti. Infatti, in zone caratterizzate dalla presenza capillare di infrastrutture, il loro utilizzo combinato può essere utile ad evitare investimenti ridondanti sulle diverse reti, oltre a incrementare la flessibilità complessiva del sistema.

In ambito europeo lo studio e lo sviluppo dell’applicazione PtG sta facendo dei significativi progressi. Infatti, così come si evince dall’ultima edizione del piano di sviluppo decennale stilato da ENTSO-E ed ENTSO-G (TYNDP), due dei tre scenari al 2040 prevedono un contributo non trascurabile di produzione di gas sintetico, pur non specificando la sua natura (GMS o idrogeno).

Produzione da gas sintetico

Fonte: TYNDP

L’interesse verso questa tecnologia è altresì evidenziato dal numero di progetti che sono stati finanziati nell’ambito del programma Horizon 2020. Effettuando una ricerca sul sito CORDIS dell’UE ed utilizzando come parole chiave “PtG” e “P2G”,  questa ci restituisce i progetti riportati nella tabella seguente, che contano per un investimento complessivo di circa  38 milioni di euro (una cifra tutt’altro che trascurabile).

Sintesi dei progetti H2020 sul PtG

Fonte: CORDIS

Con riferimento all’Italia, l’interesse per il PtG sta via via crescendo. Come si evince dalla precedente tabella, il nostro Paese coordina due progetti europei e partecipa anche ad altri come partner. Inoltre, i due principali operatori della rete del gas in alta pressione, Snam Rete Gas e Società Gasdotti Italia,  sono fortemente impegnati nello studio e nell’implementazione pratica della tecnologia sulle loro reti, per favorire la transizione energetica e decarbonizzare il settore gas.

Analizzando i temi trattati dai diversi progetti e basandosi anche sulla recente letteratura in materia si possono evidenziare alcuni possibili sviluppi:

- L’elettrolisi deve essere migliorata, per raggiungere una sempre maggiore efficienza. In questo senso, sarà fondamentale l’industrializzazione dell’elettrolisi basata su celle ad alta temperatura, che contribuirà notevolmente ad incrementare l’efficienza complessiva della catena di produzione

- L’iniezione di idrogeno, specialmente a livello della rete di media e bassa pressione, potrebbe non essere compatibile con gli attuali vincoli sulla qualità del gas. Per tale ragione è necessario industrializzare le tecnologie di metanazione per la produzione del GMS, in modo da rendere pienamente compatibile il prodotto da PtG con la qualità richiesta dagli operatori di rete.

- L’uso della metanazione potrebbe dare impulso ai CCS, dal momento che, oltre all’idrogeno, utilizza in ingresso anche la CO₂. Pertanto, risulta evidente che un sistema industriale caratterizzato da emissioni di CO₂ non possa essere completamente eliminato (si pensi ad esempio ai cementifici). L’esistenza di un “mercato” della CO₂ che non sia solo di nicchia, spingerebbe il sistema industriale a dotarsi di CCS che non solo garantirebbero la compatibilità ambientale dei processi produttivi stessi, ma anche la valorizzazione di un prodotto di scarto come la CO_2.

- L’interazione tra reti esistenti e livello di distribuzione (quindi la porzione più vicina al consumatore finale) sarà perseguita nei prossimi anni. La presenza di sistemi di conversione che permettano l’accoppiamento di diversi vettori energetici diviene quindi fondamentale anche a livello di distretto. La presenza di sistemi PtG di dimensioni contenute potrebbe contribuire all’introduzione della figura del global prosumer, ovvero un soggetto (o aggregato di soggetti) capace di produrre/utilizzare sia energia elettrica che gas (e, per estensione, anche il calore prodotto da sistemi power-to-heat ma anche quello derivante dal processo di metanazione).

Tuttavia, rimangono da risolvere alcune criticità che potrebbero avere un impatto sulla diffusione dei sistemi PtG. Essi riguardano principalmente la legislazione alla quale tale tecnologia dovrà far riferimento, in particolare:

- Che cosa è un impianto PtG? A seconda di come sarà definito legalmente (unità di conversione, impianto di produzione o altro) potrebbe cambiare il sistema di tassazione, mettendo in dubbio la reale implementazione di tali sistemi su vasta scala

- Chi saranno gli operatori degli impianti? Gli operatori di rete (PtG visto come fonte di flessibilità a servizio della sicurezza della rete elettrica) o compagnie private (quindi partecipanti ad un “mercato della flessibilità”)?

- Necessità di livelli di qualità del gas condivisi a livello europeo, che faciliterebbero la standardizzazione dei diversi componenti a livello continentale

- Elettricità e calore prodotto da GSM sono da considerarsi rinnovabili?

- Ed infine la più importante: quali sono le caratteristiche che permettono di definire propriamente il gas prodotto come “rinnovabile”?

Tutti i punti precedenti necessitano di un approccio condiviso a livello europeo. Essi, se correttamente analizzati e risolti, potranno non solo avere ricadute positive dal punto di vista ambientale, ma anche costituire il volano per un settore in cui l’Europa, ad oggi, risulterebbe leader mondiale.