Elettrolisi attraverso una membrana a scambio protonico

Pubblicato il 16 aprile 2020 da redazione

Una centrale di conversione di elettricità all’idrogeno, in Danimarca, consente di dare continuità alla produzione intermittente dell’energia rinnovabile. Negli ultimi 3 anni il consorzio HyBalance ha costruito una delle più grandi centrali europee a idrogeno, basata sull’elettrolisi dell’acqua. La conversione di elettricità in idrogeno, permette di stoccare e trasportare l’energia eolica eccedente.

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 eccedenza vada persa, la conversione di elettricità in gas è sembrata la soluzione migliore. L’elettricità rinnovabile viene così convertita in idrogeno.

Diederick Luijten, vicepresidente per l’energia da idrogeno per l’Europa settentrionale presso Air Liquide e project manager di HyBalance, ha spiegato che 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, con cui rifornire sia i settori industriali sia quelli della mobilità. Questa tecnologia, conosciuta da tempo, ora è disponibile sull’intera catena del valore, su scala industrial, e il suo utilizzo finale ora è multisettoriale.

Il consorzio, formato da sei membri, aveva come obiettivo la costruzione di un impianto dimostrativo, il PtH2, in Danimarca, inaugurato nel settembre 2018 a Hobro, una località selezionata perché adiacente alle fonti di energia eolica, alla rete elettrica ad alta tensione, alle reti e alle strutture di stoccaggio del gas. La centrale, 1,2 MW, così realizzata è una delle centrali a idrogeno (basate sull’elettrolisi” più grandi d’Europa.

 

Elettrolisi con membrana a scambio protonico

Diversamente dalla maggior parte delle centrali a idrogeno che impiegano l’elettrolisi alcalina, in cui la molecola dell’acqua è separata in atomi di idrogeno e ossigeno, sollecitata dall’elettricità introdotta tramite due elettrodi, la centrale di Hobro ottiene l’elettrolisi attraverso una membrana a scambio protonico (PEM). Funziona come una cella a combustibile PEM, con un processo inverso, che come prodotto finale genera idrogeno e non elettricità.

Luijten, spiega che il progetto ha 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, che permette tempi rapidi di avvio/spegnimento della rete, ciò significa che un impianto per elettrolisi PEM può essere velocemente adattato alle quantità variabili di elettricità chieste dal mercato, oltre a convertire e stoccare l’elettricità eccedente prodotta dalle turbine eoliche.

 

Dalla sua entrata in funzione, l’impianto fornisce idrogeno a industrie, stazioni di rifornimento e trasporti. «La centrale elettrolitica a sistema PEM è stata sottoposta a una serie di test di prestazioni, che attestano la sua capacità annua di produrre 180 tonnellate di idrogeno di alta qualità (≥ 99,998 %). Il sistema è attualmente in linea con gli obiettivi UE (Celle a combustibile e idrogeno, IC FCH) e produce idrogeno con un consumo di energia compreso fra 55 e 58 kWh/kg, dimostrando che è possibile “decarbonizzare” l’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.

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