Modellazione di una cella a combustibile ad alta temperatura per sistemi P2G innovativi basati su r-SOC

Gli avvenimenti storici di quest’ultimo anno hanno evidenziato la dipendenza dai combustibili fossili e l’importanza di una transizione verso fonti di energia rinnovabili. Tuttavia, le fonti rinnovabili hanno ancora delle sfide, tra cui l’instabilità della produzione e la necessità di sviluppare tecnologie di stoccaggio di energia elettrica meno costose e più efficienti. Nonostante queste sfide, esistono già diverse tecnologie di stoccaggio dell’energia rinnovabile, come il Power-To-Gas che è una tecnologia che converte l’energia elettrica, prodotta da fonti rinnovabili, in idrogeno o metano sintetico, quindi offre soluzioni innovative per lo stoccaggio. Infatti, questa tecnologia ha dimostrato di avere il potenziale per supportare la transizione energetica. Una delle tecnologie del P2G sono i dispositivi r-SOC, ovvero celle ad ossidi solidi reversibili che possono operare sia in modalità elettrolizzatore (SOEC) che in modalità fuel cell (SOFC). Infatti, il cuore dell’elaborato consiste nella modellazione della fase di restituzione di energia elettrica di sistemi P2G basati su dispositivi r-SOC. Nel seguito è effettuata un’introduzione all’idrogeno e all’attuale situazione globale sugli investimenti in progetti di produzione dell’idrogeno. Dopodiché, sono analizzati i sistemi di produzione di idrogeno attraverso l’elettrolisi dell’acqua e i sistemi di produzione di energia elettrica basati su celle a combustibile. Infine, è descritta la parte di modellazione della cella a combustibile ad alta temperatura in ambiente Aspen Hysys, dove si è ricostruito il funzionamento chimico della cella, e in ambiente Excel, dove è avvenuta la modellazione dei parametri elettrochimici attraverso correlazioni semi-empiriche.