Per la massima efficienza

Innovazioni tecniche «Made in Switzerland»: i ricercatori della OST di Rapperswil aumentano l’efficienza della tecnologia Power-to-Methane.

Il «High Efficiency Power-to-Methane Pilot», il progetto per la produzione di fonti di energia rinnovabile presso la OST University of Applied Sciences di Rapperswil, entra nel prossimo round. Fonte: OST «Non ci si può limitare a sognare: si deve agire subito», aveva già detto chiaro e tondo la Consigliera federale Simonetta Sommaruga in occasione dell’evento di Swisscleantech «Energiezukunft jetzt!» del 2019, aggiungendo: «Siete voi, nel nostro Paese, coloro che sanno come agire». Lo hanno dimostrato ancora una volta i ricercatori e gli sviluppatori dell’ex HSR Hochschule für Technik Rapperswil, la quale dal 1° settembre 2020 costituisce, insieme alla FHS St. Gallen e alla NTB Buchs, la nuova OST Ostschweizer Fachhochschule (SUP della Svizzera orientale). Infatti, con l’impianto HEPP («High Efficiency Power-to-Methane Pilot») il progetto per la produzione di fonti di energia rinnovabile presso la Scuola universitaria professionale passa al livello successivo. A Rapperswil, il metano (CH₄) viene prodotto in un processo di metanazione catalitica che converte le materie prime anidride carbonica (CO₂) e idrogeno (H₂) mediante un catalizzatore a base di nichel. Il calore generato in questo processo viene utilizzato direttamente all’interno dell’impianto, in modo che l’energia principalmente utilizzata possa essere sfruttata in modo più efficiente. Ulteriori aumenti di efficienza sono ora al centro dell’ulteriore sviluppo dell’impianto HEPP. Il team di progetto sta lavorando quindi all’integrazione di una cella elettrolitica ad alta temperatura (nota anche come SOE «Solid Oxide Electrolyzer»), che opera a circa 700 °C e che è stata fornita dal satellite dell’EPFL a Sion. Grazie alla temperatura molto elevata, questa tecnologia consente una grande efficacia nella conversione del vapore acqueo e quindi dell’acqua in idrogeno, tanto che l’efficienza dell’intero processo può essere aumentata dall’odierno 55% al 70% circa. Nell’impianto HEPP di Rapperswil, la tecnologia passa dalla fase di laboratorio alla fase pilota. «Con questo impianto intendiamo sperimentare la tecnologia in un ambiente simil-industriale e affrontare così le relative problematiche», spiega l’ingegnere di progetto Luca Schmidlin. «Desideriamo inoltre portare questa tecnologia a maturità. Il test viene effettuato su piccola scala con una potenza attorno ai 10 kilowatt, ma in condizioni reali». La OST sta conducendo anche la prima campagna di test per l’esercizio di un reattore «SEM». La metanazione nota come «Sorption-Enhanced Methanation» ha chiari vantaggi rispetto agli approcci di metanazione convenzionali: da un lato, generando metano secco puro in un unico passaggio e, dall’altro, con una resa ottimizzata della reazione. «L’acqua ottenuta dalla metanazione viene separata immediatamente. Questo produce metano sintetico secco all’uscita del reattore. Grazie alla separazione dell’acqua si sposta anche l’equilibrio chimico secondo il principio di Le Chatelier e si ottiene una conversione completa dell’idrogeno utilizzato, con un conseguente aumento dell’efficacia», spiega Schmidlin. Dettagli dell'impianto per la produzione di energia elettrica a metano a Rapperswil. Fonte: OST Nell’impianto HEPP sono integrati e testati anche nuovi catalizzatori insensibili allo zolfo, che consentono l’utilizzo di biogas. Il biogas è una possibile fonte di CO₂, ma contiene anche impurità (soprattutto acido solfidrico) che, seppur presenti in quantità minima, distruggono i catalizzatori convenzionali. I test della OST permettono di trarre conclusioni sul comportamento a lungo termine di questi nuovi catalizzatori e sui costi d’esercizio dell’impianto. «In questo modo possiamo porre le basi per un successivo passaggio della tecnologia Power-to-Methane a livello di megawatt», spiega l’esperto del Power-to-Gas. «Oltre all’effettiva integrazione dell’impianto HEPP nella rete elettrica e del gas, il nostro distributore interno di SNG/biogas dimostra che il gas naturale sintetico (SNG) fa parte anch’esso delle soluzioni per la mobilità, ad esempio per il rifornimento dei veicoli a CNG». Il metano prodotto nell’impianto HEPP può essere utilizzato per alimentare il distributore di CNG integrato o può essere convogliato alla stazione di riduzione della pressione di Energie Zürichsee Linth, per essere immesso nella rete locale del gas. Chi voglia ammirare da vicino l’impianto e saperne di più sulla tecnologia Power-to-Methane, può prenotare una visita all’indirizzo besuch-ptx@ost.ch. (jas, 13 novembre 2020) Il metano sintetico (GNS) prodotto può essere utilizzato presso la stazione di rifornimento di GNS/biogas dell'azienda, ad esempio per il rifornimento di veicoli a GNC. Fonte: OST