L’unione fa la forza, soprattutto quando si parla di fonti rinnovabili. È quanto dimostra un innovativo progetto made in Italy che ha testato l’accoppiata fotovoltaico e idrogeno per rendere un’abitazione energeticamente autosufficiente.
Il cuore del sistema è una cella a combustibile a ossido solido alimentata da idrogeno “fatto in casa” sfruttando l’energia solare. I risultati sono sorprendenti in termini di efficienza e aprono scenari inediti per l’integrazione dell’idrogeno verde nel settore residenziale. Una case history tutta italiana che traccia la strada verso un futuro energetico più pulito e distribuito.
Fotovoltaico e idrogeno: connubio vincente
Il team di ricerca1 composto da ricercatori universitari ed esperti della startup SolydEra, specializzata in celle a combustibile a ossido solido, del consorzio Stress e delle Università del Sannio e del Molise, ha installato un sistema cogenerativo da 1 kW in un piccolo villino a energia quasi zero (NZEB) di 80 m2 situato nel campus dell’Università del Sannio a Benevento.
L’abitazione, oltre al sistema a celle a combustibile, è dotata di un impianto fotovoltaico da 5,3 kW sul tetto abbinato a una batteria al litio da 11,6 kWh, una pompa di calore aria-aria per riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria, un collettore solare termico da 2,2 m2 e sonde geotermiche orizzontali.
Idrogeno verde prodotto e stoccato in loco
La cella a combustibile a ossido solido (SOFC) utilizzata, dalle dimensioni di 1,2 m × 0,5 m x 0,8 m, è alimentata puramente a idrogeno, con un flusso di circa 12 L/min a 15-25 millibar.
L’idrogeno viene stoccato in 8 bombole esterne ad alta pressione (200 bar) per un totale di 64 Sm3, sufficienti a garantire un’autonomia di diversi giorni. Un inverter ibrido gestisce i flussi di energia tra fotovoltaico, batteria, cella a combustibile, rete elettrica e utenze domestiche.
Immagine: Università del Sannio, International Journal of Hydrogen Energy, CC BY 4.0
Fotovoltaico e idrogeno, efficienze record e surplus di energia
Dai test effettuati, il sistema ha dimostrato di poter raggiungere un’efficienza elettrica fino al 48% e un’efficienza complessiva del 93%, grazie anche al recupero del calore prodotto dalla reazione elettrochimica nella cella. In particolari condizioni di produzione fotovoltaica, il sistema è in grado non solo di soddisfare i carichi elettrici domestici, ma anche di immettere il surplus in rete.
Un altro vantaggio è la possibilità di modulare la potenza della cella a combustibile per compensare le variazioni della produzione solare, garantendo una fornitura elettrica stabile e programmabile. Tra i limiti evidenziati dai ricercatori, i lunghi tempi di avvio (circa 24 ore) e la necessità di personale altamente specializzato per la gestione.
Celle a combustibile: un futuro nel residenziale?
Lo studio, pubblicato sulla rivista International Journal of Hydrogen Energy (ve lo linko qui), dimostra la fattibilità tecnica dell’integrazione di celle a combustibile a ossido solido alimentate a idrogeno in ambito residenziale. Un passo avanti significativo verso la decarbonizzazione del settore edilizio, responsabile di circa il 40% delle emissioni di CO2.
Tuttavia, perché questa tecnologia possa diffondersi su larga scala, sarà necessario superare alcune barriere: oltre quelle legate alla sicurezza, ci sono i costi ancora elevati e la mancanza di infrastrutture per la produzione e distribuzione di idrogeno verde. Ma i vantaggi in termini di efficienza, flessibilità e riduzione delle emissioni sono un incentivo a proseguire la ricerca e lo sviluppo in questa direzione.
L’accoppiata fotovoltaico e idrogeno potrebbe rivelarsi un asso nella manica per raggiungere gli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione fissati dall’UE per il 2050. E l’Italia, con progetti pioneristici come questo, si candida a giocare un ruolo da protagonista nella transizione energetica del Vecchio Continente. La sfida è lanciata, la partita è appena iniziata.
Il futuro dell’energia, in ogni caso, passa anche dal tetto di casa nostra.
- Rosa Francesca De Masi, Valentino Festa, Daniele Penchini, Silvia Ruggiero, Giuseppe Peter Vanoli, Alberto Zinno ↩︎
