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  • Il sistema energetico del futuro e Power-to-X

    Un white paper ora presentato dai ricercatori del PSI, insieme ai colleghi di altre sei università e istituti di ricerca svizzeri, si occupa delle prospettive delle cosiddette tecnologie Power-to-X. In tali tecnologie, Per esempio, l'elettricità da nuove fonti di energia rinnovabile viene utilizzata per produrre idrogeno (H2) o metano (CH4) immagazzinando così l'energia in eccesso. Questo può quindi essere recuperato in un secondo momento, ad esempio come combustibile per il riscaldamento o per generare nuovamente elettricità. Il Libro bianco analizza vari sottosettori e prospettive per il sistema energetico svizzero. Credito:Istituto Paul Scherrer/Jörg Roth

    In un progetto di ricerca congiunto di cinque centri di competenza svizzeri per la ricerca energetica, scienziati del Paul Scherrer Institute PSI e colleghi hanno preparato un white paper su "Power-to-X" per l'esame della Commissione federale svizzera per la ricerca sull'energia (CORE). L'obiettivo del white paper è raccogliere le informazioni più importanti disponibili sulle tecnologie Power-to-X. Tra l'altro, lo studio mette in luce i contributi che potrebbero essere apportati alla strategia energetica della Svizzera da diverse tecnologie basate sulla conversione e lo stoccaggio di diverse forme di energia. Gli esperti presenteranno i risultati di questo studio l'8 luglio all'ETH di Zurigo.

    La Svizzera si è posta l'obiettivo di ridurre drasticamente le proprie emissioni dirette di gas serra. Secondo la sua Strategia Energetica 2050, entro il 2030 le emissioni di gas serra dovrebbero diminuire del 50 per cento rispetto al 1990, e fino a un massimo dell'85% entro il 2050. Dopo il 2050, l'approvvigionamento energetico in Svizzera dovrebbe essere climaticamente neutro, questo è, senza emissioni di gas serra come la CO 2 . Una componente dello sforzo per raggiungere questo obiettivo potrebbero essere le cosiddette tecniche Power-to-X. Qui l'elettricità in eccesso proveniente da nuove fonti di energia rinnovabile viene utilizzata per produrre, attraverso la conversione elettrochimica, vettori energetici liquidi o gassosi come idrogeno, metano, o metanolo. Questi vengono poi utilizzati nei settori dei consumi per alimentare i veicoli o per generare nuovamente calore o elettricità. Il vantaggio è che le fonti energetiche liquide o gassose possono essere immagazzinate più a lungo.

    Nell'ambito della Strategia Energetica 2050, le tecniche Power-to-X sono interessanti perché non sono disponibili continuamente nuove fonti di energia rinnovabile da fotovoltaico o eolico, ma piuttosto con intensità fluttuante. Per compensare le fasi di bassa produzione di energia, l'energia proveniente da fasi ad alta intensità di produzione dovrebbe essere temporaneamente immagazzinata con l'aiuto di tecniche Power-to-X. Pertanto i processi Power-to-X possono contribuire a bilanciare la domanda e l'offerta di energia per un periodo di tempo più lungo, aumentare la flessibilità a breve termine della rete elettrica attraverso una gestione intelligente del carico, e creare sostituti dei combustibili fossili e delle materie prime per l'industria.

    Un'opzione di flessibilità e un collegamento tra produzione e consumo di energia

    Scienziati del Paul Scherrer Institute PSI, insieme ai colleghi di altre sei università e istituti di ricerca svizzeri, hanno accumulato ampie informazioni su vari aspetti delle tecnologie Power-to-X, compreso il loro potenziale contributo alla strategia energetica 2050, quali sfide deve affrontare ogni tecnologia, e quali fattori chiave potrebbero promuovere il loro uso diffuso. Tom Kober, capo dell'Energy Economics Group al PSI e uno dei principali autori del white paper commissionato dalla Commissione federale svizzera per la ricerca sull'energia, riassume uno dei risultati:"Rispetto ad altre nuove fonti di energia rinnovabile, in Svizzera esiste un potenziale particolarmente elevato per l'elettricità prodotta da impianti solari, che rende Power-to-X un'importante opzione di flessibilità e un collegamento tra produzione e consumo di energia in modo sostenibile, basso CO 2 sistema energetico».

    I contributi che Power-to-X può dare nei singoli settori energetici come i trasporti e il riscaldamento o attraverso la riconversione sono molto diversi. Così, il recupero dell'energia elettrica da fonti energetiche come l'idrogeno o il metano prodotta con metodi Power-to-X è attualmente ancora molto costoso. "Ma i costi di questi cosiddetti processi Power-to-Power potrebbero diminuire fino a due terzi entro il 2030, grazie ai progressi tecnologici e alla crescente esperienza con queste nuove tecnologie", Stime di Kober. Resta da vedere fino a che punto le tecnologie Power-to-Power possono prevalere su altre opzioni di flessibilità nel sistema elettrico, non da ultimo perché dipende anche dall'evoluzione del mercato europeo e dalle relative condizioni per il commercio estero di elettricità della Svizzera.

    L'integrazione del sistema gioca un ruolo chiave

    I combustibili prodotti con elettricità da fonti rinnovabili nei processi Power-to-X possono sostituire i combustibili fossili come l'olio combustibile, gas naturale, benzina, e diesel, contribuendo così a ridurre la CO 2 emissioni. Ma ciò sarà economicamente fattibile solo se entreranno in gioco adeguati meccanismi di incentivazione ambientale. I processi di conversione devono essere realizzati nel modo più efficiente possibile, da un lato per minimizzare i costi e dall'altro per preservare le risorse. Ciò ha implicazioni non solo per la selezione dei siti per gli impianti Power-to-X, ma anche come la tecnologia può essere integrata in diversi mercati.

    Perciò, lo studio conclude che, affinché Power-to-X venga applicato con successo nel quadro della Strategia energetica 2050, it is essential to concentrate research and innovation on the optimal integration of Power-to-X into the overall energy system of Switzerland.

    The white paper commissioned by the Swiss Federal Energy Research Commission (CORE) was prepared by the partners of five Swiss competence centres for energy research (SCCER) - Heat and Electricity Storage, BIOSWEET, CREST, FURIES, and Mobility—and financed by Innosuisse as well as the Swiss Federal Office of Energy (SFOE).

    The researchers will present the results of the analyses for the white paper "Power-to-X:Perspectives in Switzerland" on July 8th at an event held at ETH Zurich.


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