La rete del gas naturale può fungere da cuscinetto per l'elettricità del vento e del sole dipendente dalle condizioni meteorologiche. Ciò richiede processi economicamente efficienti per utilizzare l'elettricità per la produzione di vettori energetici chimici. Il progetto UE HELMETH coordinato da KIT ha ora compiuto un passo importante, dimostrando che l'elettrolisi e la metanazione ad alta temperatura possono essere combinate in un processo power-to-gas con un'efficienza superiore al 75%.

"Per la prima volta, abbiamo utilizzato le sinergie tra elettrolisi e metanazione e abbiamo raggiunto un'efficienza che supera di circa il 20 per cento quella delle tecnologie standard, " dice Dimosthenis Trimis di KIT, coordinatore del progetto HELMETH EU. "Grazie all'ampia gamma di discipline coperte dal nostro consorzio, siamo riusciti a raggiungere un traguardo importante per padroneggiare la transizione energetica".

Un impianto industriale convenzionale power-to-gas converte circa il 54% dell'energia elettrica dell'energia rinnovabile in energia chimica del combustibile metano. Il prototipo del progetto HELMETH EU che si inserisce in due container marittimi convenzionali di circa 6 m di lunghezza ciascuno ha raggiunto un'efficienza del 76% nelle misurazioni finali. Ciò dà speranza di raggiungere un'efficienza dell'80% su scala industriale. In parallelo, sono stati studiati l'efficienza economica e l'equilibrio climatico della nuova tecnologia. "Queste elevate efficienze rendono la tecnologia power-to-gas molto promettente, " dice Trimis. Sembra che siano possibili efficienze superiori all'80 per cento, a condizione che le fasi di processo limitanti identificate in HELMETH saranno affrontate nella ricerca futura.

Un grande potenziale sfruttato in HELMETH era l'uso ottimale del calore di processo dalla metanazione per coprire il consumo di calore dell'elettrolisi. L'elettrolisi ad alta temperatura a circa 800°C e ad alta pressione presenta vantaggi termodinamici che ne aumentano l'efficienza. Durante l'elettrolisi, l'energia viene utilizzata prima per decomporre l'acqua in ossigeno e il vettore energetico idrogeno. Quindi, l'idrogeno reagisce con l'anidride carbonica o il monossido di carbonio a metano, il principale costituente del gas naturale, con rilascio di calore. Il vantaggio del metano rispetto all'idrogeno consiste nel fatto che può essere immesso nell'intrastruttura di gas naturale esistente senza limitazioni o ulteriori lavorazioni. L'immissione di idrogeno puro nella rete potrebbe richiedere maggiori sforzi di adattamento nel trasporto e nell'uso, poiché la densità di energia e le proprietà chimiche differiscono notevolmente. Il sostituto del gas naturale prodotto nell'ambito del progetto HELMETH conteneva sempre concentrazioni di idrogeno inferiori a 2 vol. per cento. Quindi, potrebbe essere immesso nell'intera rete di gas naturale tedesca senza alcuna restrizione.