"Power-to-gas" - il primo impianto industriale entrerà presto in funzione

Vista dell'edificio power-to-gas (centro). © Romeo Basler / Foto Basler Aarau

Quello che è stato realizzato nel quartiere industriale del comune Limmattal di Dietikon per un anno è uno dei progetti faro della Svizzera. L'impianto power-to-gas, che sarà presto pronto per l'avvio, sarà il più grande del suo genere in questo paese e produrrà gas rinnovabile neutro di CO2.

Come funziona la tecnologia?

Ciò che è necessario come elettricità di ingresso per l'impianto power-to-gas di Dietikon è nelle immediate vicinanze (vedi grafico sotto). Con l'elettricità generata dall'impianto di incenerimento dei rifiuti (KVA), gli operatori scindono l'acqua (H2O) in ossigeno (O2) e idrogeno (H2) mediante elettrolisi. Insieme al gas di scarico dell'impianto di trattamento delle acque reflue (WWTP), l'idrogeno viene alimentato nel nuovo bioreattore. Milioni e milioni di microrganismi operosi, i cosiddetti archaea, sono attivi lì. Producono metano sintetico (CH4) dall'idrogeno e dal CO2 contenuto nel gas di scarico. Chimicamente, ha le stesse proprietà del gas naturale. Chiunque lo usi per cucinare, riscaldare o azionare veicoli produce anidride carbonica attraverso il processo di combustione. Il gas è CO2-neutro perché, a differenza del gas naturale fossile, fa parte del ciclo naturale dei materiali: è stato legato negli alimenti vegetali solo per un breve periodo e infine è passato attraverso il tratto digestivo umano nel trattamento delle acque reflue e nei gas di scarico.

Il diagramma mostra come funziona la tecnologia power-to-gas. © Limeco

Tre passi per la produzione di gas

Sono necessari tre passi essenziali perché l'elettricità del MWIP produca gas ecologico attraverso l'impianto power-to-methane:

• Elettrolisi per la produzione di idrogeno con la quota rinnovabile di elettricità dal MWIP
• Metanazione biologica per produrre metano sintetico dalla CO2 nel gas di scarico e dall'idrogeno
• Purificazione del gas per garantire la qualità di alimentazione richiesta

Due unità di elettrolisi con una capacità di 1,25 megawatt (MW) ciascuna sono in funzione a Dietikon per produrre l'idrogeno. Questo sarà il più grande impianto power-to-gas della Svizzera, secondo Limeco. L'impianto regionale di Limmattal mira a produrre 18 gigawattora di gas rinnovabile all'anno. "Sostituendo il gas naturale fossile, possiamo risparmiare fino a 5000 tonnellate di emissioni di CO2 all'anno", dice Thomas Di Lorenzo della Limeco. Questo sostituirebbe le emissioni annuali di CO2 di circa 2000 famiglie.

Finanziamento tramite certificati

Ciò che è speciale in questo progetto è anche il modello di finanziamento. Secondo Di Lorenzo, l'impianto da 14 milioni di franchi è finanziato da otto fornitori di energia svizzeri di Aarau, la regione della Linth, Berna, San Gallo, Dietikon, Schlieren, Lenzburg e Interlaken. I fornitori di servizi energetici venderebbero i benefici ecologici del gas ecologico ai loro clienti finali tramite certificati. Di Lorenzo aggiunge: "Poiché l'elettricità viene prelevata direttamente dall'impianto di incenerimento dei rifiuti, non ci sono costi di utilizzo della rete per loro come operatori. Questo dimezza i costi per convertire l'elettricità in idrogeno (elettrolisi). Questo è un fattore importante per il funzionamento industriale di un tale impianto, ha detto Di Lorenzo al primo congresso power-to-gas nel settembre 2021 nella Umwelt Arena di Spreitenbach.

Fornire energia di bilanciamento della rete

Con questo progetto, Limeco vuole dimostrare che è tecnologicamente ed economicamente possibile gestire un impianto power-to-gas. Si tratta di una tecnologia centrale che permette di flessibilizzare l'elettricità immessa nella rete da un MWIP: Gli operatori del MWIP possono immettere l'elettricità direttamente nella rete quando è necessario. Se, d'altra parte, altre centrali producono abbastanza o anche troppa elettricità - per esempio, le centrali solari in estate - il gas verde e stoccabile deve essere prodotto dall'elettricità MWIP usando la tecnologia power-to-gas. Con il funzionamento flessibile dell'impianto power-to-gas, Limeco può anche fornire energia di bilanciamento della rete - un servizio di servizio al sistema che viene compensato finanziariamente.

Potenziale per gli impianti di trattamento delle acque reflue e gli MSWI

Se il concetto power-to-gas avrà successo a Dietikon, avrà un grande potenziale: gli impianti power-to-gas nei 100 maggiori impianti di trattamento delle acque reflue in Svizzera potrebbero coprire da soli il fabbisogno energetico di oltre 250.000 persone, cioè di diverse città svizzere di medie dimensioni. Gli MSWI potrebbero anche essere dotati di tali impianti e quindi dare un importante contributo al bilanciamento della produzione stagionale di elettricità fluttuante: secondo Limeco, gli impianti power-to-gas permettono ai fornitori di energia di immagazzinare elettricità sotto forma di gas durante i mesi estivi. Questa energia verrebbe immessa nella rete come elettricità e nella rete di teleriscaldamento come calore in inverno, quando la domanda è alta.

Per maggiori informazioni sull'impianto power-to-gas di Dietikon: www.powertogas.ch

Conversione dell'eccedenza di elettricità in gas

Più si espande il fotovoltaico, maggiore è la produzione di elettricità in estate. Durante questo periodo, però, l'economia e la società hanno bisogno solo di una parte di questa energia. Un'analisi dell'Empa sul potenziale della tecnologia power-to-gas - cioè la conversione dell'elettricità rinnovabile in vettori energetici chimici come l'idrogeno o il metano - presuppone circa dieci terawattora (TWh) di elettricità rinnovabile in eccesso nei prossimi decenni. Questo presuppone che circa la metà delle superfici di tetto adatte in Svizzera siano dotate di fotovoltaico. Questo surplus di elettricità potrebbe essere usato per produrre circa cinque TWh di gas sintetico attraverso il power-to-gas.

In questo modo, il surplus di elettricità verde contribuirebbe alla stabilità e all'efficienza del sistema generale. La conversione dell'elettricità rinnovabile in fonti di energia immagazzinabili stagionalmente è un pilastro importante di un sistema energetico decarbonizzato, dice il ricercatore dell'Empa Martin Rüdisüli.

Il contributo "Power-to-gas" - il primo impianto industriale entrerà presto in funzione è apparso per la prima volta su Prospettive ambientali.