L’idrogeno può essere usato per produrre elettricità (ed anche calore). Per questo sono in molti a chiedersi come realizzare un impianto per produzione idrogeno casalingo. Fondamentalmente c’è bisogno di celle a combustibile.
L’idrogeno può essere prodotto da un elettrolizzatore, alimentato anche da un impianto fotovoltaico o eolico. Oppure estratto dal metano o da altri combustibili attraverso un processo di reforming.
Nel tipo più semplice di cella a combustibile: un terminale elettrico, il catodo, è carico positivamente, mentre un altro, l’anodo, è carico negativamente.
I due elettrodi sono separati da una membrana e l’idrogeno è separato in protoni ed elettroni. I protoni passano attraverso la membrana dirigendosi verso il catodo, lasciandosi dietro gli elettroni carichi negativamente.
Questo crea un flusso di corrente continua fra i due terminali, quando questi ultimi vengono connessi a un circuito esterno. Ioni di idrogeno, elettroni e ossigeno si ricombinano al catodo in acqua.
Questa descrizione, alquanto tecnica, non è certo sufficiente a realizzare un impianto per produzione idrogeno casalingo…ma iniziare a comprendere può essere il primo passo utile.
Un impianto sperimentale per la produzione di energia elettrica fotovoltaica, con sistema di accumulo ad idrogeno, è stato progettato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell’Università di Bologna.
E grazie al prototipo è stato esaminato l’impianto di produzione ed accumulo di energia, destinato al soddisfacimento del fabbisogno energetico di un’utenza residenziale.
In questo impianto, la produzione primaria di energia elettrica avviene mediante conversione fotovoltaica. In più l’accumulo di energia avviene mediante produzione e stoccaggio di idrogeno elettrolitico. Mentre, la produzione secondaria di energia elettrica avviene utilizzando un sistema di celle a combustibile.
L’utenza da soddisfare è stata definita in base alla composizione media della famiglia italiana. Ed in funzione dell’area geografica di appartenenza.
L’Emilia Romagna fondamentale per il nuovo impianto di produzione idrogeno casalingo
Il prototipo ha consentito di simulare su base giornaliera, mensile ed annuale il comportamento energetico del sistema. Quindi, di valutare sotto il profilo energetico la fattibilità di questa tipologia di impianti.
L’installazione del prototipo fa parte del laboratorio ERG. Ed è stato finanziato dalla Regione Emilia-Romagna, per lo studio dei sistemi e delle tecnologie energetiche innovative.
Un esperimento fondamentale per quest’epoca di transizione energetica ed economica.
L’energia rinnovabile risulta conveniente per le famiglie e può, dunque, essere impiegata come fonte primaria per la produzione di idrogeno mediante elettrolisi.
L’idrogeno prodotto, a questo punto, costituirebbe un mezzo per accumulare energia nei momenti e nei luoghi in cui si ha un esubero di produzione e successivamente utilizzato come combustibile per produrre energia elettrica, nel caso in cui si verifichi un picco della domanda o si abbia scarsità dell’offerta.
In questo modo il vettore energetico (idrogeno) consentirebbe di sfruttare appieno il potenziale energetico ambientale, che altrimenti andrebbe perduto.
Tra tutti i processi impiegabili per la produzione di idrogeno, l’elettrolisi dell’acqua è l’unico processo che evita emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera.
Combinato, poi, allo sfruttamento di energia elettrica da fonti rinnovabili, ne garantisce la produzione ad “emissione zero”.
Dunque, anche la ricerca si pone come obbiettivo la possibilità di realizzare impianti per produzione idrogeno casalingo. Con una concezione diversa rispetto alla grande distribuzione.
La possibilità è proprio quella di produrre sul territorio piccole unità di generazione. Che, sfruttando il potenziale energetico ambientale locale, producano idrogeno il più vicino possibile al punto d’uso finale.
Un impianto per produzione idrogeno casalingo ha: caratteristiche tecnologiche, prestazioni, problematiche di realizzazione e di gestione molto specifiche. Completamente differenti rispetto alla distribuzione in rete.
Prototipo di impianto produzione idrogeno casalingo
L’impianto (prototipo) dell’Università di Bologna è costituito da:
- un sistema di produzione primaria di energia elettrica mediante pannelli fotovoltaici;
- un elettrolizzatore per la produzione di idrogeno;
- una cella a combustibile per la produzione secondaria di energia elettrica;
- un serbatoio a bassa pressione per lo stoccaggio dell’idrogeno prodotto;
- sistemi elettronici e di interfacciamento.
I risultati si sono rivelati incoraggianti. Grazie al bilancio positivo tra produzione e consumo annuale di idrogeno. Che suggerisce una certa efficienza del sistema.
È chiaro che il fotovoltaico continua ad acquisire consensi e trova larga applicazione in diversi campi. Ma, questa nuova tecnologia potrebbe presto rivoluzionare ulteriormente il mondo dell’energia domestica e non solo.
Si tratta di qualcosa di molto simile alla tecnologia dei cogeneratori. Nota da tempo per la sua efficienza in termini energetici. Il cogeneratore ad idrogeno, infatti, è considerato una valida alternativa all’impianto per produzione idrogeno casalingo realizzato autonomamente. Un cogeneratore è un dispositivo capace di produrre energia elettrica e calore utilizzando come combustibile un gas.
Questa tecnologia risulta operativa con vari sistemi e di recente si è scelto di basarla sull’idrogeno. In ogni caso la scelta mira al rispetto dell’ambiente.
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L’idrogeno, poi, è un “gas” pulito e offre numerosi vantaggi.
Il cogeneratore a idrogeno vanta un’efficienza del 50% per la produzione di energia elettrica. E combinando l’utilizzo con la produzione di calore, l’efficienza raggiunge il 100%.
La produzione di energia elettrica si basa di nuovo sulla tecnologia delle Fuel Cell (celle a combustibile). Che utilizzano come combustibile l’idrogeno per produrre energia elettrica.
Oltre ad essere particolarmente efficace, l’idrogeno produce energia disperdendo una minima quantità di calore. Restituendo come materiale di scarto acqua sottoforma di vapore.
Se oggi pensiamo alla possibilità di realizzare impianti per produzione idrogeno casalingo non c’è una sola motivazione.
E fuori dall’Italia?
Anche l’Europa ci spinge in questa direzione. Lavorando costantemente per trasformare il sistema energetico del continente, per adattarlo a un futuro senza combustibili fossili.
E uno degli esempi più interessanti di questo mondo che sta nascendo, è il progetto “Ene-field”. Finanziato dalla UE come uno tra i progetti di ricerca su idrogeno e fuel cell.
Se n’è parlato qualche anno fa per la ventata di innovazione che avrebbe apportato:
- 1000 unità a cella combustibile, per la produzione di elettricità e calore
- in 1000 case
- in 12 paesi europei (compreso il nostro).
Nel “nuovo mondo” invece, il primo impianto per produzione idrogeno casalingo è stato realizzato nel 2006.
Mike Strizki ha realizzato la prima casa a idrogeno degli Stati Uniti. E da allora ha aiutato le persone a costruirne altre.
Poi si è impegnato in California, dopo alcuni incendi devastanti. Perché la rete elettrica californiana era compromessa e c’erano posti dove la corrente non arrivava più.
Ma le compagnie elettriche, che hanno impiegato un secolo per portare l’elettricità in ogni luogo, non avevano il capitale per ripristinare tutto in poche settimane.
Per questo, il signor Strizki ha pensato a delle microreti elettriche in cui l’idrogeno potesse essere protagonista. La soluzione ideale per essere, tra l’altro, autosufficienti.
È “la Repubblica” a raccontare questa storia. In un’intervista a idrogeno. Nel senso che era alimentato a idrogeno il computer (e non solo) di Mike Strizki.
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Impianti di produzione idrogeno casalingo a gogo
Ingegnere in pensione, che ha lavorato a lungo nell’ufficio di ricerca e sviluppo del dipartimento dei trasporti del New Jersey. Strizki, è definito come un vero e proprio evangelista dell’idrogeno. Alimenta con quel vettore, che orgogliosamente autoproduce, tutto ciò che possiede.
La casa, l’auto, diversi motocicli, il trattore, la barca e gli elettrodomestici che usa nella vita quotidiana.
Produce l’idrogeno con l’elettrolisi. Come accennato, la scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno avviene attraverso il passaggio di corrente.
L’approvvigionamento di quest’ultima dipende dai pannelli fotovoltaici che ha sul tetto e dietro il garage. Utilizza un elettrolizzatore che produce 2 chili di idrogeno al giorno, l’equivalente di 7 litri di benzina. E questo è tutto l’idrogeno di cui ha bisogno.
Lo produce tutto in primavera, grazie a lunghe giornate di sole. E non deve usare altra energia né per il riscaldamento né per l’aria condizionata. Possiede un sistema da 27 kilowatt, che funziona per due mesi e mezzo per produrre tutto l’idrogeno che gli servirà in un anno.
In primavera è energeticamente neutro. In estate vende alla rete elettrica l’energia in eccesso che produce grazie ai pannelli solari. E in inverno, per alimentare la casa e tutto il resto, usa l’idrogeno che ha conservato in appositi serbatoi dalla primavera.
Sembra che sia davvero possibile realizzare un impianto per produzione idrogeno casalingo… e così, diventare “autonomi”.
