Modellazione di sistemi energetici Power to Gas

Questo lavoro prevede la costruzione di un modello Matlab Simulink dell'elettrolizzatore a membrana polimerica e del metanatore Sabatier, che tiene in considerazione tutti i parametri di funzionamento come temperatura, pressione, tipologia di catalizzatore e dimensioni delle celle permettendo la simulazione del processo in regime dinamico o stazionario. Il modello dell'elettrolizzatore è stato validato per elettrolizzatori AEM (membrana scambio anionico) attraverso prove sperimentali presso l'impianto Fenice dell'ENEA. E' stata poi analizzata l'integrazione dei sistemi PtG al fotovoltaico di diversa potenza di picco, per valutarne la compatibilità. Si è visto che connettendo un elettrolizzatore AEM e PEM di 5.5 kW con FV di diversa potenza di picco (5 kW,7kW e 10 kW) si riesce ad accumulare nel migliore dei casi il 43 % dell'energia prodotta da fotovoltaico sotto forma di idrogeno. Se si procede a metanazione questo valore scende al 33 %. Tuttavia gli impianti lavorano ad efficienza quasi massima (58% per AEM e 65% per il PEM) anche ad un regime intermittente. In seguito è stata condotta un'analisi economica di come i sistemi PtG sono influenzati dal PUN (Prezzo Unico Nazionale) dell'energia elettrica. Si è visto di come sia molto conveniente utilizzare il PtG per produzione di idrogeno per applicazioni tecniche, con tempi di ritorno dell'investimento di pochi anni. Infine si è analizzata la convenienza economica di impianti FV che non godono più degli incentivi di Conto Energia di rivendere energia elettrica alla rete al prezzo del PUN o alimentare PtG. Ipotizzando tre prezzi di vendita per idrogeno come prodotto per applicazioni e come combustibile e metano, si è visto che nel primo caso è molto più conveniente produrre gas, mentre negli altri due casi i flussi di cassa sono equivalenti. L'immissione dell'idrogeno nella rete gas esistente permetterebbe l'accumulo di energia e studi dimostrano che non comporti rischi aggiuntivi, dimostrandone la compatibilità.