Riuscire a sfruttare al meglio le fonti energetiche rinnovabili, anche quando saranno disponibili in eccesso rispetto ai consumi, per poi usarle quando (e dove) serviranno di più. È questa una delle più grandi sfide della transizione verso un sistema energetico sempre più sostenibile. E l’idrogeno rappresenta una delle soluzioni: può essere generato dalle fonti rinnovabili per essere poi stoccato, trasportato e utilizzato quando (e dove) sarà più conveniente, per decarbonizzare diversi settori della nostra economia.

In questo contesto s’inquadra il progetto europeo PROMETEO, che prevede un investimento di 2,7 milioni di euro, di cui circa 2,5 milioni finanziati dall’Unione europea attraverso il programma pubblico-privato FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking).

Lo stesso nome del progetto non è casuale. Secondo la mitologia, Prometeo era il titano che accese una torcia dal sole per donare il fuoco al genere umano; allo stesso modo PROMETEO ha l’ambizioso intento di intrappolare l’energia proveniente dal sole per generare, con il processo più efficiente possibile, il combustibile del futuro: l’idrogeno.

Il progetto, infatti, si propone di impiegare la tecnologia a oggi ritenuta più efficiente per la conversione di elettricità in idrogeno: l’elettrolisi ad alta temperatura in celle a ossidi solidi (Solid Oxide Electrolysis, SOE). La SOE, che permette di ottenere efficienze di conversione dell’elettricità in idrogeno superiori all’80%, sarà integrata con fonti rinnovabili “non programmabili” (come solare) in modo tale da sfruttare queste ultime proprio nei periodi in cui è più conveniente utilizzarle, come ad esempio nei surplus di produzione. Tali fattori consentiranno di essere competitivi in termini di costi di produzione dell’idrogeno verde e di capacità di stoccaggio chimico delle fonti rinnovabili in eccesso sulle reti elettriche.

Con l’elettrolisi ad alta temperatura (SOE) verranno combinati in modo ottimale l’elettricità prodotta da fotovoltaico (o eolico) con calore da solare a concentrazione dotato di accumulo termico, al fine di ottenere le massime rese di conversione dell’energia solare in idrogeno, a costi minimi. A tal fine, la tecnologia dell’elettrolisi SOE per la prima volta verrà integrata con sistemi di accumulo di calore e generazione di vapore (TES-SG) da solare a concentrazione sviluppati dall’ENEA. Tale combinazione permetterà di produrre idrogeno in modo controllato proprio quando il costo dell’energia nella rete elettrica risulterà più conveniente con conseguente riduzione dei costi. Ulteriori benefici dell’integrazione della SOE con TES-SG si avranno in termini di gestione dell’impianto e di durata dei componenti.

Un prototipo di SOE (25 kW) fornito dalla PMI Italo-Svizzera SOLIDPower verrà collegato con un prototipo di TES-SG sviluppato dall’ENEA. L’intero sistema ingegnerizzato verrà installato all’interno di un container e trasferito presso un sito dimostrativo in Spagna, dove si trova un impianto fotovoltaico, per la validazione della tecnologia in un ambiente applicativo rappresentativo.

La possibilità di realizzare stazioni di produzione d’idrogeno modulari, facilmente trasportabili o replicabili, permette di generare l’idrogeno nei siti in cui è più conveniente. La stazione di produzione potrebbe essere realizzata in prossimità dell’utilizzatore finale o di una rete gas in grado di trasportare l’idrogeno sulla breve o lunga distanza, in Italia oppure per importarlo dai paesi vicini. Vi sono infatti regioni e paesi dove c’è una grande disponibilità di energia rinnovabile rispetto ai consumi interni, alcuni dei quali vicini all’Italia. Si pensi ad es. ai paesi che si affiancano sulla sponda Sud del Mediterraneo (Libia, Algeria, Tunisia, Egitto) o a Est (Croazia, Albania, Montenegro, Bosnia, Grecia) che hanno un enorme potenziale di produzione di energia rinnovabile a basso costo rispetto al consumo locale, quindi con grosso potenziale di esportazione verso paesi vicini, come l’Italia. 

Il concetto alla base del progetto PROMETEO.

Fonte: ENEA

Il progetto PROMETEO è coordinato da ENEA ed è partito a gennaio 2021. Oltre all’ENEA, coinvolge un pool costituito da imprese e istituzioni di ricerca europee: la Fondazione Bruno Kessler (FBK), la spagnola IMDEA Energy e il Politecnico di Losanna (EPFL) si occuperanno, insieme all’ENEA, dell’integrazione del prototipo con le fonti rinnovabili; la PMI italo-svizzera SOLIDpower fornirà elettrolizzatori e il sistema di termo-regolazione, mentre l’azienda italiana NextChem sarà a capo dell’ingegnerizzazione del prototipo e della messa in marcia dell’impianto. Un ruolo fondamentale nello sviluppo di applicazioni finali lo avranno anche i potenziali utilizzatori della tecnologia: l’italiana SNAM per l’iniezione d’idrogeno verde nella rete gas, la spagnola Capital Energy per lo stoccaggio chimico di elettricità rinnovabile e l’olandese Stamicarbon (gruppo Marie Tecnimont) per i possibili impieghi nell’industria chimica (produzione di ammoniaca e fertilizzanti).

Referente del progetto: Dott. Ing. Alberto Giaconia (alberto.giaconia@enea.it )