La fabbrica di idrogeno del futuro. Credito:Fraunhofer IFF
L'idrogeno è indispensabile per passare con successo alle energie rinnovabili e raggiungere gli obiettivi climatici. È l'elemento costitutivo essenziale dell'accoppiamento settoriale. Sebbene fornisca un'opzione ecocompatibile per soddisfare la domanda di elettricità del settore, calore e trasporti, questa versatile fonte di energia è ecologica solo quando proviene da fonti rinnovabili. Il Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFF ha una domanda guidata, distribuito, soluzione modulare che produce e distribuisce idrogeno verde.
L'unico modo per contenere il riscaldamento globale è ridurre drasticamente le emissioni di gas serra su scala globale. Le tecnologie Power-to-X sono considerate un mezzo promettente a tal fine:l'elettricità proveniente da fonti rinnovabili viene convertita in idrogeno per alimentare veicoli a celle a combustibile, ad esempio. I ricercatori del Fraunhofer IFF di Magdeburgo stanno facendo un ulteriore passo avanti. Stanno definendo un progetto per la produzione e la distribuzione distribuita e modulare di idrogeno verde per l'industria, business e trasporti lungo tutta la catena del valore con la loro fabbrica di idrogeno del futuro. "L'elettricità proveniente dal sole e dal vento viene utilizzata per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno in un processo chiamato elettrolisi. L'idrogeno viene immagazzinato e può essere riconvertito dalle celle a combustibile nei veicoli in elettricità che li alimenta. Abbiamo principalmente flotte di veicoli con furgoni e carrelli elevatori che operano in parchi industriali e commerciali in mente qui, "dice il dottor Torsten Birth, un ricercatore presso Fraunhofer IFF. "Vogliamo inoltre fornire elettricità, gas e calore all'industria. L'idrogeno prodotto durante l'elettrolisi può essere iniettato nella rete del gas, usato come combustibile, convertito in metano o metanolo, e reso disponibile come materia prima industriale."
Accoppiamento della produzione di idrogeno in un impianto di biogas
I ricercatori stanno sviluppando sottocomponenti modularmente espandibili che possono essere interconnessi e integrati in parchi commerciali e industriali, che consentirà loro di implementare il design della loro fabbrica di idrogeno. I processi elettrochimici o biochimici sono usati per produrre idrogeno, a seconda delle condizioni del sito. "Non è possibile costruire impianti eolici e fotovoltaici ovunque. Stiamo optando per soluzioni site-specific e, ove possibile, utilizziamo impianti di biogas per la produzione. I piani per un impianto pilota vicino a Gommern in Sassonia-Anhalt sono in fase di progettazione. Il risultato è idrogeno sempre verde, " spiega l'ingegnere Birth.
Il Fraunhofer IFF sta collaborando con MicroPro GmbH e Streicher Anlagenbau GmbH &Co. KG nel progetto HyPerFerMent I per produrre idrogeno rinnovabile dalla biomassa. Stanno impiegando uno speciale processo di fermentazione microbica simile alla produzione di biogas per produrre idrogeno direttamente dai rifiuti organici. I metaboliti di alcuni batteri producono una miscela di gas contenente CO 2 e cinquanta per cento H 2 , che può essere facilmente purificato separando successivamente la CO 2 . "La produzione fermentativa di idrogeno verde giocherà un ruolo importante nella produzione distribuita di questo vettore energetico in futuro, "dice Nascita.
Una stazione mobile di rifornimento di idrogeno per parchi industriali e commerciali
I ricercatori di Fraunhofer intendono produrre idrogeno negli impianti di biogas, pure. Credito:Fraunhofer IFF
I ricercatori del Fraunhofer IFF hanno collaborato con Anleg GmbH per costruire uno dei suddetti sottocomponenti, il Mobile Modulare H 2 Porta (MMH 2 P), una stazione di rifornimento di idrogeno portatile per brevi viaggi fino a 200 chilometri. I sistemi a pressione espandibili con compressori su rimorchio possono essere ricaricati e possono anche erogare idrogeno. Il ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca (BMBF) sta finanziando il progetto.
Disinfezione con ozono
Poiché la produzione di idrogeno integrata sistemicamente è importante per i ricercatori, utilizzeranno non solo l'idrogeno prodotto durante l'elettrolisi, ma anche l'ossigeno, per i processi di saldatura o per l'ozonizzazione negli impianti di trattamento delle acque reflue, ad esempio. Microinquinanti fastidiosi come i prodotti farmaceutici, pesticidi e cosmetici possono essere rimossi dalle acque reflue quando viene introdotto l'ozono. Un altro scenario di utilizzo prevede l'utilizzo dell'ossigeno in agricoltura per desolforare gli impianti di biogas.
Il team di ricerca ha acquisito competenze per l'implementazione della propria fabbrica di idrogeno nei progetti Energieregion Stassfurt 2020 ed Energieregion Ostharz. In questi progetti è stato implementato un piano energetico regionale per commutare l'approvvigionamento energetico in diversi settori (energia, gas, calore, e trasporti) dai combustibili fossili alle energie rinnovabili prodotte a livello regionale e sono stati sviluppati sistemi di accoppiamento del settore rinnovabile.
