19/11/2022
6 minuti
Cos’è e come funziona il pannello fotovoltaico domestico che può produrre idrogeno
6 minuti
01I numeri e i prezzi della produzione di idrogeno domestica
02Quanta elettricità forniscono i pannelli ibridi
03Quali sono le tempistiche e le modalità di produzione
04Perché l’idrogeno verde è importante nella transizione energetica
Il tetto di casa diventa la soluzione capace di generare una doppia energia rinnovabile. Non è fantascienza, ma una rivoluzionaria novità nel comparto green che consiste in pannelli fotovoltaici in grado di produrre idrogeno domestico. Come è possibile? Merito degli studiosi dell’Università KU Leuven, in Belgio, che hanno messo a punto e testato numerosi prototipi di speciali celle fotovoltaiche che riescono a convertire direttamente il 15% della luce solare in idrogeno.
Il Solhyd Project, questo il nome del progetto dedicato ai pannelli ibridi, è un esempio di come sia possibile trasformare un’intuizione nata in un laboratorio universitario in una solida realtà capace di rinnovare l’intero settore del fotovoltaico e dell’idrogeno: l’idea di qualche studioso si è trasformata in uno spin off universitario con un’azienda dedicata al suo sviluppo e che oggi si prepara ad installare la prima linea di produzione pilota.
Tutto questo è potuto accadere grazie al supporto finanziario del governo belga e all’intervento della Comate Engineering & Design, che ha reso il design delle celle ibride pratico e accattivante.
Perché questa tecnologia è così innovativa? Già sappiamo che per produrre idrogeno è necessaria l’acqua utilizzata nel processo di elettrolisi. La tecnologia dei nuovi pannelli solari sfrutta direttamente l’umidità atmosferica per produrre acqua. Il processo prevede l’ingresso dell’aria nel sistema, poi l’acqua viene condensata e il pannello utilizza la luce solare per scindere le sue molecole in ossigeno e idrogeno a bassa pressione. Il primo viene rilasciato nell’ambiente, il secondo può essere compresso e utilizzato. Dunque, attraverso questo innovativo sistema i pannelli sono in grado di scindere le molecole di acqua in idrogeno gassoso, utilizzando l’energia solare.
Un altro dettaglio tecnico: se nel design i pannelli sono simili ai tradizionali moduli fotovoltaici, vengono collegati all’edificio tramite tubi del gas e non cavi elettrici.
01I numeri e i prezzi della produzione di idrogeno domestica
Secondo i dati diffusi da KU Leuven, il primo prototipo realizzato era in grado di generare fino a 250 litri di idrogeno al giorno per 1,6 m². Ora bisogna capire se la tecnologia innovativa e altamente performante dei pannelli a idrogeno determinerà un prezzo elevato delle celle fotovoltaiche ibride. Ma dalla KU Leuven arrivano rassicurazioni sull’argomento: infatti, questa tipologia di celle non utilizza materiali rari, che hanno un costo elevatissimo. E questo dovrebbe mantenere il prezzo accessibile.
Inoltre, la tecnologia fotovoltaica è caratterizzata da prezzi che si dimezzano in un arco temporale abbastanza breve. Lo confermano gli ultimi dati, che mostrano come il suo costo si sia praticamente dimezzato negli ultimi cinque anni. Probabile che lo stesso accadrà anche per questa nuova tipologia di fotovoltaico domestico.
02Quanta elettricità forniscono i pannelli ibridi
Secondo gli studiosi coinvolti nella progettazione delle celle fotovoltaiche che producono idrogeno, 20 pannelli potrebbero fornire elettricità e calore per tutto l’inverno a una casa ben isolata con una pompa di calore. La performance potrebbe aumentare notevolmente se i pannelli ibridi venissero installati insieme a un collettore solare termico e a pannelli solari tradizionali: in questo caso l’elettricità e il calore forniti riuscirebbero a coprire i bisogni energetici di un intero anno.
A spiegare le modalità di immagazzinamento dell’idrogeno prodotto è Jan Rongé, uno dei creatori del dispositivo e fondatore del Solhyd Project: “I pannelli non immagazzinano idrogeno e lavorano a bassissima pressione. Ciò ha diversi vantaggi in termini di sicurezza e costi. L’idrogeno viene raccolto centralmente dall’impianto di pannelli di idrogeno e quindi compresso, se necessario”. Dunque in questo modo, spiega Rongé “L’idrogeno può essere immagazzinato indefinitamente in forma compressa. Naturalmente, alcune applicazioni non richiedono la compressione o utilizzeranno altri mezzi di stoccaggio“.
03Quali sono le tempistiche e le modalità di produzione
Avviato più di dieci anni fa, nell’ormai lontano 2011, e dopo aver testato molti prototipi, Solhyd è finalmente pronto a mettere in commercio il prodotto finito. La produzione è stata trasferita dai laboratori dell’Università KU Leuven alla poco distante cittadina di Bierbeek: qui sono state stabilite le linee di produzione pilota grazie al finanziamento del governo fiammingo.
Inizialmente saranno prodotte alcune dozzine di pannelli a idrogeno per progetti pilota su piccola scala. Poi, entro il 2026, si arriverà a realizzare 5.000 pannelli all’anno. Una volta avviata la produzione di massa, il prezzo sarà vicino a quello dei moduli fotovoltaici attuali.
04Perché l’idrogeno verde è importante nella transizione energetica
L’importanza dei pannelli fotovoltaici che producono idrogeno è presto spiegata: l’idrogeno viene indicato spesso come uno degli elementi chiave del processo di decarbonizzazione globale, ma ancora oggi rappresenta una quota ancora minima della produzione di energia pulita.
Oggi la produzione di idrogeno viene effettuata quasi totalmente con impianti a gas naturale e carbone che emettono CO2. Invece, per essere definito verde, l’idrogeno deve essere prodotto da fonti rinnovabili: una condizione che attualmente rappresenta soltanto l’1% della produzione totale di idrogeno.
Perché la percentuale è così bassa? Le prime difficoltà nascono dal fatto che sulla Terra l’idrogeno molecolare è scarso e si trova prevalentemente combinato ad altri elementi. Il modo più comune di ottenere l’idrogeno verde è il processo chimico dell’elettrolisi: con questo metodo l’acqua viene scissa in ossigeno e idrogeno per mezzo di una corrente elettrica prodotta, in genere, da impianti fotovoltaici o attraverso biomasse. Si tratta però di un processo molto costoso e per questo poco diffuso.
Ecco spiegata l’importanza delle celle fotovoltaiche in grado di produrre idrogeno abbattendo i costi dell’elettrolisi. Inoltre, attraverso i pannelli fotovoltaici ibridi, la produzione di idrogeno verde si svilupperebbe facilmente e rapidamente anche a livello domestico e questo andrebbe incontro alla strategia di supporto all’idrogeno delineata dalla stessa Commissione Europea, che lo ha messo al centro del suo Green Deal.
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