Analisi delle prestazioni di un sistema energetico Power-to-Power basato su una SOFC reversibile e un metanatore sperimentale

Il cambiamento climatico e la necessità di decarbonizzazione del sistema energetico impongono lo sviluppo di soluzioni per integrare le fonti rinnovabili non programmabili (FRNP). In questo contesto, i sistemi Power-to-Power (P2P) offrono una strategia promettente per lo stoccaggio del surplus energetico rinnovabile, tramite la conversione in combustibili sintetici e successiva riconversione in energia elettrica. Questa tesi analizza le prestazioni di un innovativo impianto P2P basato su due dispositivi reversibili: una cella a ossido solido (r-SOC) e un reattore chimico reversibile (RCR), operanti in modalità Power-to-Gas (P2G) nella fase di carica e Gas-to-Power (G2P) nella fase di scarica. Le simulazioni, realizzate con Aspen HYSYS, sono basate su un modello parametrizzato tramite dati elettrochimici forniti dal produttore e validati sperimentalmente su uno stack SolydEra testato presso i laboratori del CNR. I risultati mostrano un’elevata efficienza P2G (fino all’82% electric-to-fuel), favorita dalla natura endotermica della SOEC e da un’efficace integrazione termica. La fase G2P risulta meno efficiente (circa 31% fuel-to-electric) a causa dei consumi termici e ausiliari, con un’efficienza round-trip complessiva pari al 25%. Tuttavia, considerando il recupero del calore di scarto, l’efficienza può raggiungere l’81% in P2G e il 67% in G2P, evidenziando il potenziale cogenerativo del sistema. La simulazione annuale su profili eolici dimostra la capacità del sistema di operare in modo flessibile per oltre 6700 ore l’anno, riducendo il curtailment e migliorando l’integrazione delle FRNP. In conclusione, il sistema P2P basato su r-SOC si conferma una soluzione sostenibile, flessibile ed efficiente per la gestione del surplus rinnovabile.