Idrogeno verde: tecnologia del futuro per la produzione di energia sostenibile!

Idrogeno verde: tecnologia del futuro per la produzione di energia sostenibile!

In un passo innovativo per promuovere fonti energetiche sostenibili, l’ESC Lab presso l’Università tecnica di Brandeburgo Cottbus-Senftenberg ha compiuto progressi rivoluzionari nella sintesi del metano. I reattori convertono l’idrogeno verde e l’anidride carbonica (CO₂) provenienti dai processi industriali in metano sintetico, una fonte di energia a zero emissioni di carbonio con un elevato potere calorifico. Questa tecnologia potrebbe dare un contributo significativo alla riduzione delle emissioni di gas serra.

I reattori di sintesi del metano funzionano a temperature comprese tra 300 e 350°C e un intervallo di pressione compreso tra 1 e 10 bar. Vengono utilizzati catalizzatori Ni/Al₂O₃. Per ottimizzare ulteriormente i reattori vengono utilizzati modelli di simulazione unidimensionali, i cui lunghi tempi di calcolo forniscono preziose informazioni sul processo. L'ESC Lab sta sviluppando un metamodello che prevede le influenze della pressione e della diluizione sulla sintesi del metano. Questo modello è destinato ad essere integrato nelle applicazioni Power-to-X e nei gemelli digitali, che potrebbero aumentare significativamente l’efficienza dei processi.

Sviluppo di un metamodello

Per addestrare il metamodello, vengono generati set di dati da 5.000 simulazioni del modello del reattore. I parametri variabili includono la composizione del gas in ingresso, la temperatura, la pressione, la portata, la lunghezza del reattore e l'avanzamento della reazione. Per sviluppare i modelli di previsione, gli scienziati utilizzano un polinomio del sesto ordine, una rete neurale feedforward e processi gaussiani. L’obiettivo è chiaro: creare un modello di previsione veloce e basato sui dati per ottimizzare i processi Power-to-X e i gemelli digitali.

Sono stati creati oltre 220.000 punti di simulazione per un solido set di dati di addestramento, consentendo una modellazione accurata. La rete neurale fornisce le migliori previsioni per la temperatura del reattore lungo la lunghezza del reattore. Mostra anche buoni risultati nella mappatura dell'effetto della pressione e della diluizione sul contenuto di metano. I processi gaussiani si dimostrano particolarmente efficaci per prevedere l'idrogeno. Scienziati come Tim Franken, Monang Vadivala, Saurabh Sharma, Tobias Gloesslein e Fabian Mauß sono coinvolti in modo cruciale in questo progetto di ricerca.

Integrazione nelle tecnologie Power-to-X

L’applicazione delle tecnologie sviluppate nello stoccaggio e nella conversione dell’energia sta diventando sempre più importante. L’energia in eccesso proveniente dagli impianti eolici e fotovoltaici viene convertita in preziose fonti energetiche nell’ambito dell’accoppiamento settoriale. Un gruppo di ricerca che lavora nel progetto Power-to-Metanolo guidato dalla Dechema con sede a Francoforte sta studiando la conversione di idrogeno e CO₂ in metanolo utilizzando impianti di biogas. Questo metodo potrebbe migliorare significativamente la flessibilità nel settore elettrico.

Il progetto ha sviluppato due concetti di impianti per la produzione di metanolo verde dall'elettricità verde. Sono stati presi in considerazione gli sviluppi tecnici e la pianificazione delle ubicazioni reali degli impianti. Le sfide risiedono soprattutto nelle condizioni specifiche del luogo e la fornitura di elettricità verde o idrogeno è di fondamentale importanza. Particolarmente promettente è la sintesi del metanolo verde con la CO₂ verde, che si ottiene nella produzione del bioetanolo.

In una sintesi positiva, il team del progetto e i partner raccomandano di sviluppare ulteriormente il quadro normativo per la produzione di metanolo verde da elettricità verde e CO₂ verde. Una combinazione di ricerca di base, ingegneria pratica degli impianti e analisi economica si è rivelata essenziale per far avanzare l’implementazione di queste tecnologie innovative.

I risultati di questa ricerca sono stati recentemente presentati al 2° incontro generale di COST Action CYPHER a Cracovia nel maggio 2025, che ha offerto l’opportunità di evidenziare gli ultimi progressi nella sintesi del metano e nelle tecnologie correlate. La visione centrale e ambiziosa è chiara: la trasformazione del settore energetico attraverso tecnologie innovative Power-to-X per un futuro sostenibile. Ulteriori informazioni possono essere trovate sul sito web Università Tecnica di Brandeburgo, IL Alleanza PTX e quello Progetto energia-metanolo.