La produzione di energia elettrica e di idrogeno da fonte solare ed eolica: Utilizzo della Tecnologia dell’Idrogeno Liquido e dei Superconduttori per l’uso efficiente dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili (Acronimo UTILiS)

L’attività di ricerca è focalizzata sulla connessione delle fonti di energia rinnovabile al “sistema energetico” nazionale tramite la produzione di energia elettrica, da erogare alla rete elettrica in corrente alternata, e l’immagazzinamento di energia tramite idrogeno. L’obiettivo è l’utilizzo della maggior quantità possibile delle Risorse Energetiche Rinnovabili (RES), sfruttando le sinergie ottenibili dal contemporaneo utilizzo di due distinti vettori energetici. Pur non producendo inquinanti, le RES (soprattutto l’eolico e il solare) sono disponibili in modo intermittente, e ciò ne riduce il cosiddetto “credito di potenza” (esse, infatti, possono ridurre i consumi di combustibile nelle centrali convenzionali, ma non sostituire completamente una pari potenza convenzionale). Un altro serio limite è costituito dalla bassa densità per unità di superficie impegnata: tale caratteristica comporta la necessità di impegnare rilevanti estensioni di territorio per la produzione di quantità significative di energia. Nel complesso, tuttavia, un più esteso ricorso alle RES è unanimemente indicato come obiettivo prioritario nelle politiche energetiche e ambientali elaborate a livello internazionale, comunitario e nazionale. L’idrogeno risulta essere un vettore energetico molto promettente in termini di efficienza di utilizzo e di riduzione dell’impatto ambientale che può quindi rappresentare un componente chiave per un sistema energetico sostenibile, contribuendo a rendere le energie da RES percorribili e pratiche. In particolare, come mezzo di accumulo, esso può contribuire a promuovere l’uso delle RES e ad abbassare il costo dell’elettricità di picco. Inoltre, la crescente domanda di elettricità in siti non connessi alla rete fornisce una ulteriore opportunità per l’idrogeno come mezzo di accumulo di energia. Il sistema oggetto di studio è costituito principalmente da: 1. una o più fonti di energia rinnovabile in installazioni remote, 2. un sistema di accumulo della energia realizzato mediante produzione e stoccaggio di idrogeno (in forma gassosa e liquida) e fuel cell, per compensare le fluttuazioni delle sorgenti di energia rinnovabile, 3. una linea di trasmissione in corrente continua, realizzata con materiale superconduttore (MgB2) avente una temperatura di transizione superiore a quella dell’idrogeno liquido, utilizzato per raffreddarlo, 4. un sistema di accumulo della energia realizzato mediante avvolgimenti superconduttori (SMES) per compensare le oscillazioni rapide di corrente dovute a chopper ed inverter, 5. un inverter per l'interfacciamento della linea in corrente continua con la rete in corrente alternata. Per ciascuno dei componenti fondamentali il progetto si propone di sviluppare i modelli teorici per il progetto e l'analisi e di realizzare un prototipo di laboratorio che servirà per validare i modelli sviluppati e per studiare sperimentalmente il comportamento di componenti in alcune condizioni di funzionamento considerate critiche per il sistema. Il progetto si propone inoltre di simulare il comportamento di tutto il sistema, al fine di ottimizzarne le prestazioni (massima energia erogata alla rete, minima variazione della potenza, sicurezza del sistema nelle condizioni di guasto previste, stabilità del sistema) in condizioni reali.