La crescita dell’utilizzo di energia da fonti rinnovabili rende sempre più importante poter conservare l’energia generata in eccesso per utilizzarla nei momenti in cui la disponibilità non coincide con la domanda. Il raggiungimento di una maggiore autonomia energetica richiede quindi sistemi capaci di integrare produzione, accumulo e riconversione dell’energia all’interno di un’unica infrastruttura.
La nostra soluzione H2-POWER nasce per rispondere a questa esigenza. Il sistema utilizza l’idrogeno come vettore per la conservazione dell’energia rinnovabile, trasformando l’elettricità prodotta in eccesso in un gas che può essere stoccato e successivamente riconvertito in energia elettrica mediante una fuel cell.
Questa soluzione è rivolta ad applicazioni residenziali, commerciali e industriali, ma anche ad aziende agricole, comunità energetiche e installazioni situate in aree remote. In particolare, può contribuire a garantire continuità energetica nei luoghi non collegati alla rete elettrica o caratterizzati da una produzione discontinua.
Autonomia energetica attraverso l’accumulo dell’energia rinnovabile
Le fonti rinnovabili, come il fotovoltaico, sono per loro natura intermittenti. La quantità di energia prodotta varia in funzione delle condizioni ambientali e non sempre corrisponde al fabbisogno istantaneo delle utenze.
Durante le ore di maggiore produzione, una parte dell’elettricità può rimanere inutilizzata. Al contrario, nelle ore serali, durante la notte o in presenza di picchi di consumo, l’energia disponibile può non essere sufficiente ad alimentare tutti i carichi.
H2-POWER permette di gestire questa differenza temporale attraverso un processo Power-to-Power. L’energia elettrica in eccesso viene utilizzata per produrre idrogeno tramite elettrolisi. Il gas viene quindi conservato e impiegato quando necessario per generare nuovamente elettricità.
Questo approccio consente di realizzare un sistema di accumulo a lungo termine dell’energia rinnovabile, aumentando la possibilità di utilizzare localmente l’energia prodotta e riducendo la dipendenza dalla disponibilità immediata della fonte.
Il sistema può supportare carichi notturni, sovraccarichi elettrici e utenze che richiedono continuità di alimentazione. La configurazione modulare permette inoltre di adattare produzione, stoccaggio e potenza elettrica alle caratteristiche della singola applicazione.
Come funziona la conservazione dell’energia rinnovabile con l’idrogeno
Il funzionamento di H2-POWER si articola in tre fasi:
• produzione dell’idrogeno
• stoccaggio
• riconversione in elettricità.
Nella prima fase, l’elettricità generata in eccesso da una fonte rinnovabile alimenta il sistema di elettrolisi. Attraverso l’utilizzo di acqua ed energia elettrica viene prodotto idrogeno, che può essere accumulato in bombole oppure mediante stoccaggio compatto con idruri metallici.
L’idrogeno rimane disponibile fino a quando la produzione rinnovabile diminuisce oppure la domanda energetica aumenta. A quel punto, il gas alimenta una fuel cell PEM, che converte l’idrogeno in energia elettrica.
La fuel cell rappresenta quindi l’elemento che completa il processo Power-to-Power, permettendo di utilizzare l’idrogeno precedentemente prodotto per alimentare nuovamente i carichi elettrici.
La conservazione dell’energia rinnovabile non avviene dunque direttamente sotto forma di elettricità, ma attraverso la sua trasformazione in idrogeno. Questo passaggio permette di separare il momento della produzione da quello dell’utilizzo, rendendo l’energia disponibile quando è effettivamente necessaria.
Le caratteristiche tecniche di H2-POWER
H2-POWER è costituito da un cabinato di dimensioni 800x800x2000 millimetri progettato per installazioni all’aperto, all’interno del quale sono integrati il sistema di elettrolisi, la fuel cell PEM e le tecnologie di sicurezza.
Inoltre, è prevista una connessione remota per consentire di monitorare i parametri operativi, raccogliere i dati e supportare le attività di manutenzione.
Questa soluzione prevede un consumo energetico pari a 4,8 kWh/Nm³ e un consumo idrico di 0,8 l/Nm³.
H2-POWER produce una potenza elettrica nominale da 1 a 5 kW e ha una tensione di uscita di 48 VDC e 28 kWh di autonomia elettrica (con accumulo standard) e 10 ore di funzionamento alla potenza nominale.
Nella configurazione descritta, il sistema offre:
• una produzione di idrogeno pari a 1 Nm³/h a 30 bar
• uno stoccaggio standard di 800 litri a 30 bar (2 kg) tramite bombole, oppure uno stoccaggio compatto con idruri metallici
• un tempo di riempimento di circa 22 ore.
Accumulo di energia rinnovabile per siti remoti, industria e comunità energetiche
H2-POWER può essere utilizzato nei contesti in cui è necessario aumentare l’autonomia energetica e conservare l’energia per periodi prolungati.
Nei siti remoti e non collegati alla rete elettrica, il sistema può integrare un impianto fotovoltaico o un’altra fonte locale, trasformando l’energia eccedente in idrogeno. L’elettricità può così essere resa disponibile anche durante la notte o nei periodi di minore produzione.
In agricoltura, la soluzione può supportare utenze localizzate in aree nelle quali l’accesso alla rete è limitato. In ambito industriale, l’accumulo di energia rinnovabile può contribuire a gestire le eccedenze di produzione, i picchi di assorbimento e i carichi che richiedono maggiore continuità.
Le comunità energetiche possono invece utilizzare H2-POWER per valorizzare l’energia prodotta localmente, integrando la produzione distribuita con una capacità di accumulo di lunga durata.
Le applicazioni Power-to-Power sviluppate da Simplifhy
La soluzione H2-POWER è stata utilizzata in diversi progetti realizzati da Simplifhy.
Per il progetto HYBITAT abbiamo progettato e realizzato la sezione di elettrolisi di un sistema Power-to-Power da circa 19 kW per l’accumulo energetico di lunga durata ad idrogeno rinnovabile, destinato ad applicazioni residenziali, commerciali e industriali.
Per l’azienda siciliana Layer Electronics è stato sviluppato un armadio Power-to-Power compatto, modulare e completamente automatizzato, destinato a un laboratorio. Il sistema permette la produzione di idrogeno tramite elettrolisi con 2 elettrolizzatori AEM, una capacità di stoccaggio di 3 kg con idruri metallici e riconversione in energia elettrica con fuel cell PEM, oltre al sistema di trattamento dell’acqua e al controllo e monitoraggio remoto.
Nel progetto realizzato per ISAM, una soluzione Power-to-Power da 5 kW consente di convertire in idrogeno l’energia in eccesso proveniente da un impianto fotovoltaico, stoccare temporaneamente il gas e riconvertirlo in energia elettrica quando necessario grazie alle celle a combustibile.
Per l’ITS Green Academy di Vimercate, abbiamo invece progettato e costruito un laboratorio di ricerca che riproduce l’intera catena del valore dell’idrogeno: produzione tramite elettrolisi, compressione, stoccaggio sia a bassa che ad alta pressione e mediante idruri metallici, riconversione in elettricità con una fuel cell PEM da 5 kW e utilizzo del gas per il rifornimento di veicoli.
Un sistema integrato per l’autonomia energetica
LIn conclusione, H2-POWER integra elettrolisi, stoccaggio dell’idrogeno e generazione elettrica tramite fuel cell in una soluzione progettata per la gestione dell’energia rinnovabile.
La possibilità di conservazione dell’energia rinnovabile prodotta in eccesso grazie alla sua trasformazione in idrogeno per un utilizzo successivo permette di aumentare l’autonomia energetica e migliorare la continuità di alimentazione, anche in presenza di fonti intermittenti o in luoghi privi di accesso alla rete.
Grazie alla modularità, al controllo remoto e alla possibilità di configurare differenti tecnologie di stoccaggio, H2-POWER può essere dimensionato sulla base del profilo energetico, della potenza richiesta e dell’autonomia prevista per ciascuna applicazione.
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