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rapporti - Rapporto di Sintesi

Rapporto di Sintesi 2021 del Progetto 1.2 “Sistemi di accumulo, compresi elettrochimico e power to gas, e relative interfacce con le reti”

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Rapporto di Sintesi 2021 del Progetto 1.2 “Sistemi di accumulo, compresi elettrochimico e power to gas, e relative interfacce con le reti”

Il documento riporta i principali risultati ottenuti dal progetto 1.2 “Sistemi di accumulo, compresi elettrochimico e power to gas, e relative interfacce con le reti” nel corso dell’anno 2021, finalizzati allo sviluppo di tecnologie, materiali, dispositivi, prototipi e processi di sistemi d’accumulo elettrochimico, termico e power to gas (incluso l’idrogeno), tenendo conto dei potenziali impatti ambientali ed economici di questi sistemi in applicazioni stazionarie.

Il tema accumulo assume grande rilevanza dovuta agli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione. La crescente penetrazione di fonti rinnovabili non programmabili (FRNP) e la crescente elettrificazione dei trasporti portano a una serie di sfide relative alla stabilità e flessibilità del sistema elettrico, rendendo inevitabile il ricorso a soluzioni in grado di accumulare l’eccesso di energia rinnovabile per utilizzarla successivamente dove e quando è necessaria.
Il progetto 1.2 si occupa di sviluppo tecnologico di sistemi d’accumulo elettrochimico ed elettrico (batterie e supercapacitori), chimico o power-to-gas (produzione, distribuzione e accumulo di gas naturale e idrogeno) e termico (accumulo di calore prodotto da fonti rinnovabili). Le soluzioni tecnologiche qui sviluppate sono orientate sull’accumulo stazionario, ma alcune potrebbero trovare spazio anche in applicazioni veicolari.
Nel documento sono descritti i principali risultati conseguiti.
Le attività di sviluppo di batterie innovative hanno consentito di implementare soluzioni tecnologiche capaci di aumentare la capacità specifica dei materiali attivi (e quindi la densità energetica che si traduce in leggerezza) e il numero di cicli di carica e scarica senza perdere in capacità specifica (e, quindi, di aumentare la vita utile), anche attraverso lo sviluppo di opportuni sistemi di controllo attivi, in grado tra l’altro di adattarsi ad applicazioni 2nd life.
Gli studi Life Cycle Assessment e Life Cycle Costing, svolti sull’intero ciclo di vita di sistemi d’accumulo elettrochimico per applicazioni stazionarie, hanno permesso di misurare il reale impatto ambientale ed economico di queste tecnologie.
Le soluzioni power-to-gas sviluppate si sono tradotte nel generare metano (e idrogeno) in modo efficace, migliorando l’efficienza di conversione da FRNP a combustibile. Lo stesso combustibile, immesso in rete, potrà trovare applicazione in sistemi di produzione di energia elettrica, ma anche nei trasporti: veicoli a bio-metano o bio-idrogeno. Il progetto, attraverso opportuna attività modellistica, ha conseguito anche risultati nel validare soluzioni di accumulo geologico di idrogeno in serbatoi esauriti di gas naturale.
Le soluzioni d’accumulo termico studiate e sviluppate in questo progetto possono impattare indirettamente sul sistema elettrico. Queste mirano a essere abbinate a fonti energetiche rinnovabili termiche, quali ad esempio il solare termico, così da sfruttare direttamente la sorgente rinnovabile per produrre calore e accumularlo per lungo periodo, in un’ottica di risparmio di energia primaria, riuscendo a sgravare la rete elettrica di questo contributo alla decarbonizzazione. L’attività modellistica svolta ha consentito di validare soluzioni di accumulo termico di grande capacità in acquiferi profondi (sistemi ATES).
Un approfondimento a parte merita l’idrogeno. Ci si è dedicati alle analisi di scenario e a delineare un opportuno indirizzo per aiutare le istituzioni nel redigere la strategia nazionale dell’idrogeno. Si sono, inoltre, studiate alcune soluzioni tecnologiche di filiera. In particolare, sono state analizzate le filiere del sistema idrico integrato, della biomassa e dei rifiuti in termini di potenzialità tecnico economica di applicazioni dell’idrogeno verde. Infine, sono stati affrontati alcuni aspetti regolatori in merito all’interoperabilità delle reti di trasporto gas e di normativa in merito alla sicurezza e al rischio di esplosione di apparati contenenti idrogeno.

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