Impianto ibrido con ciclo dell'idrogeno

Descrizione: Sistema per produrre energia di tipo ibrido con ciclo dell'idrogeno.

Energia prodotta: da un minimo di 1 kW (piccoli impianti) a 100 MW (per i grandi).

La INDEPENDERGY progetta e realizza impianti ibridi avanzati di tutte le taglie con ciclo dell'idrogeno, cioè che producono energia da una o più fonti di cui almeno una rinnovabile, e che hanno un sistema di immagazzinamento e di co-generazione dell'energia basato sul ciclo dell'idrogeno, il quale è "pulito" e garantisce l'indipendenza dai sempre più costosi combustibili fossili.

       

                              

Il nostro impianto dimostrativo

La produzione di energia dal sole e dal vento - nonché il suo immagazzinamento sotto forma di idrogeno ricavato dall'acqua - non sono un'utopia né un obiettivo avveneristico e futuribile. L'Università dell'Idrogeno con cui noi collaboriamo, infatti, ospita uno dei primi sistemi al mondo (e il primo in Italia) di questo genere, che garantisce la completa indipendenza energetica della struttura.

L'impianto è composto, innanzitutto, da un rotore eolico verticale e da un insieme di pannelli fotovoltaici che producono elettricità da due fonti rinnovabili e gratuite quali il sole e il vento. A valle di queste due componenti è posto un inverter, o convertitore CC/CA, che trasforma la corrente prodotta da continua in alternata e include i dispositivi che assicurano il funzionamento in sicurezza dell'impianto.

Nei periodi in cui tutta questa parte del sistema produce un surplus di energia, quest'ultima viene utilizzata per produrre idrogeno dall'acqua tramite un elettrolizzatore. Quando invece il rotore eolico e i pannelli solari non producono abbastanza energia, l'idrogeno prodotto - e nel frattempo immagazzinato in appositi contenitori - è usato per alimentare una cella a combustibile, che produce elettricità per via elettrochimica. Il tutto è riassunto nello schema qui sotto:

Alternative e progettazione al computer

Un impianto del tipo appena descritto è utilizzabile in tutte le situazioni in cui occorra un sistema del tutto autosufficiente per la produzione di energia, come accade nei posti isolati dalla rete elettrica (case di campagna, rifugi di montagna, isole) o nel caso si debba garantire un'alimentazione di emergenza (ospedali, protezione civile, forze armate, vigili del fuoco, polizia, impianti di sorveglianza, stazioni meteo, sistemi di telecomunicazione, apparati di refrigerazione, etc.).

La quantità di energia richiesta - o che si vuole produrre - determina il tipo di fonte/i rinnovabili verso cui orientarsi (e ciò vale sia per l'impiego in un sistema stand-alone che in uno grid-connected), come illustrato in tabella:

Utilizzo	Potenza	Fonte rinnovabile
Applicazioni isolate	0 - 1 kW	Eolico / Solare fotovoltaico
Utenza domestica	1 - 10 kW
Commerciale e residenziale	10 - 200 kW
Generazione industriale	200 kW - 1 MW
Potenza distribuita	1 - 20 MW	Solare termodinamico
Centrali elettriche	> 20 MW

Dunque, in generale la configurazione di un impianto ibrido non è predeterminata, e dipende da numerosi fattori, tra cui: la quantità di energia richiesta (con relativa curva giornaliera e annuale), lo scopo dell'impianto, la disponibilità di fonti rinnovabili e di spazi in cui installare le strutture, le alternative tecnologiche, le infrastrutture presenti e - ultimo ma non meno importante - il budget.

Una volta note tutte le richieste ed i vincoli posti dal Cliente o dalla situazione oggettiva (dei luoghi, del mercato, degli incentivi, etc.), nella fase dello studio di fattibilità, la configurazione ottimale del sistema per la produzione di energia viene determinata da INDEPENDERGY in modo rigorosamente scientifico con l'ausilio di un opportuno software. Eccone una schermata di esempio:

Il futuro: gli impianti ibridi distribuiti

Gli avanzati sistemi ibridi che sfruttano le energie rinnovabili e il ciclo dell'idrogeno hanno il grande vantaggio di non utilizzare combustibili fossili, con tutto ciò che ne consegue in termini di minori emissioni inquinanti e di risparmio. Rappresentano quindi la tecnologia del futuro che, però, a causa dei prezzi sempre più alti dei combustibili fossili, di fatto si può considerare già del presente.

Inoltre, al crescere ulteriore del prezzo dei combustibili fossili, sarà sempre più importante l'essere totalmente indipendenti dal punto di vista energetico (cosa realizzabile con i sistemi ibridi da noi proposti) e sarà sempre più interessante investire in questo settore diventando produttori di energia (oppure produttori di idrogeno, utilizzabile anche per la trazione) da vendere a terzi.   

Ciò porterà alla nascita di una rete integrata di impianti distribuiti comprendente sia grandi impianti monofonte per usi industriali o di "potenza distribuita" (piccole centrali elettriche private, realizzabili ad es. con il solare termodinamico) sia numerosi piccoli sistemi ibridi che producono energia sul punto di utilizzo, ma possono cederne o prelevarne dalla rete in caso di necessità.

In futuro, le società elettriche e le aziende di servizio pubblico diverranno sempre più bundler di energia distribuita, aggregando e raccogliendo l'energia rinnovabile generata localmente e regionalmente dalle aziende e dai proprietari di casa  immagazzinando quell'energia sotto forma di idrogeno, e distribuendo l'energia per mezzo di reti elettriche "intelligenti" in tutto il nostro Continente.

La "Cittadella dell'Idrogeno"

Presso H2U, l'Università dell'Idrogeno con sede a Cala Corvino (Monopoli, BA) si trova la cosiddetta "Cittadella dell'Idrogeno", che ospita un impianto ibrido per la produzione di energia da fonti rinnovabili con immagazzinamento e co-generazione di energia tramite il virtuoso ciclo dell'idrogeno.

Per poter effettuare una visita al nostro impianto dimostrativo presso H2U, occorre prima concordare con noi un appuntamento.

L'impianto, dimostrativo ma perfettamente funzionante, è stato inaugurato nel 2007 per permettere agli studenti di questa Università di apprendere sul campo come funzionano tutti gli elementi di una struttura di questo tipo, grazie alla sperimentazione concreta e alla coinvolgente esperienza hands-on.

La rivoluzione dell'idrogeno

La futura "economia dell'idrogeno" si basa sul fatto che varie fonti di energia non fossili vengono immagazzinate sotto forma di idrogeno (gassoso, liquido oppure come idruri metallici) sia da utilizzare in applicazioni in movimento (auto a idrogeno) che per fornire ulteriore energia elettrica alla rete nazionale e mondiale nei momenti di carico eccessivo.

In pratica, l'idrogeno è sfruttato un po' come nella fotosintesi clorofilliana, dove il sole ha il ruolo di fonte primaria e l'idrogeno quello di vettore.

Si impiegano alcuni metodi (principalmente elettrolisi dell'acqua) per produrre idrogeno che sarà usato in molti settori dell'economia come una fonte che lentamente sostituirà le fonti di gas serra (come carbone, petrolio e metano), costituendo un'alternativa ecologica e economicamente conveniente rispetto all'odierno sistema basato sui combustibili fossili.

Contro le lobbies del petrolio

La Seconda Rivoluzione Industriale ha visto lo sviluppo di modelli sociali e economici centralizzati, gerarchici ed elitari, e una distribuzione della ricchezza diseguale e ingiusta. Quindi, non vi è interesse "dall'alto" a cambiare tale situazione, nonostante essa provochi crisi, indebitamento dei paesi poveri, e un grave riscaldamento globale.

Anzi, più il prezzo del petrolio sale, e più le compagnie petrolifere possono realizzare affari d'oro.

Per questo esse ostacolano il passaggio massiccio sia alle fonti rinnovabili sia all'autoproduzione di energia. La rivoluzione deve quindi partire "dal basso", cioè dai singoli cittadini e dalle piccole e medie imprese (come la nostra) che faranno propri i mezzi di produzione dell'energia.

Previsioni sul prezzo del petrolio

I prezzi del gas e del petrolio sono raddoppiati negli ultimi due anni. Ciò non deve stupire: la curva del prezzo del petrolio degli ultimi decenni ha un andamento che è ben descritto da una curva  esponenziale, e ora ci troviamo all'inizio della sua parte più ripida.

Il motivo principale per cui la crescita di questo prezzo è esponenziale è che, essendo il petrolio una risorsa finita, abbiamo ormai raggiunto il picco di produzione, al quale seguirà un declino.

Poiché vi sono moltissimi usi per i quali il petrolio non è sostituibile nel giro di pochi anni, il prezzo del greggio salirà ancora più rapidamente nel prossimo futuro, mettendo a rischio la stabilità dei sistemi politici e sociali.

Verso una Internet dell'energia

Il modello energetico da adottare è basato sul decentramento, con un'accumulazione locale da fonti rinnovabili presenti sul territorio. La rete elettrica attualmente esistente, invece, funziona per lo più con centrali ad energia concentrata e non dispone di efficienti sistemi di accumulo dell'energia.

Aziende e proprietari di casa possono produrre l'energia che serve loro e condividerla con gli altri, come oggi si fa con l'informazione.

L'idrogeno può costituire il necessario sistema di accumulo con la diffusione su larga scala delle energie rinnovabili. Le celle a combustibile, che utilizzano l'idrogeno per produrre elettricità, potranno essere connesse con reti elettriche intelligenti sul modello di Internet, creando un Hydrogen Energy Web.