Il ruolo di biometano e gas sintetici per la decarbonizzazione delle reti

La transizione energetica ed in particolare la produzione di energia da fonti rinnovabili giocano un ruolo chiave nell’ampio scenario della sostenibilità ambientale: i cambiamenti che porteranno con sé avranno notevoli impatti non solo a livello tecnologico ma anche sull’economia e sulle abitudini delle persone. Per rendere efficaci e non traumatiche le iniziative di questo tipo è quindi necessario approcciare il problema considerando in maniera organica aspetti tecnici, sociali, economici e normativi coinvolgendo tutti gli attori necessari (il così detto approccio a “quadrupla elica dell’innovazione”).

Dal punto di vista tecnologico, un passaggio fondamentale sarà l’introduzione di una maggiore integrazione tra la rete elettrica e quella del gas con l’obiettivo di garantire flessibilità e resilienza al sistema energetico facilitando la gestione di varie fonti, anche se non programmabili, e quindi consentendo un utilizzo molto più esteso delle fonti rinnovabili.

Per effettuare questo passaggio tuttavia sono ancora necessarie alcune innovazioni tecniche ed in particolare:

• Efficienza e sicurezza degli impianti di produzione dell’idrogeno utilizzando l’energia elettrica in eccesso;
• Processi per il sequestro della CO2 e del suo utilizzo per la produzione di metano (metanazione) o altri combustibili;
• Sistemi efficienti e flessibili per l’utilizzo delle biomasse residuali per la produzione di biometano o altri gas di sintesi;
• Utilizzo della rete del gas naturale esistente per il trasporto e lo stoccaggio di biometano, bioidrogeno e syngas;
• Apparecchiature in grado di funzionare con miscele di metano ed idrogeno;
• Sistemi integrati di controllo e gestione che permettano anche di organizzare in modo predittivo i consumi.

Tali sviluppi permetteranno alla rete del gas di svolgere un importante ruolo nella decarbonizzazione del sistema energetico anche agendo come accumulo per le rinnovabili elettriche.

Il contesto normativo

L’Unione Europea sta cercando di superare le resistenze e di presentarsi come capofila mondiale della transizione energetica; per questo motivo ha varato una serie di riferimenti normativi, di iniziative e di linee guida in tal senso. I principali sono:

Il Green Deal

Si tratta di un pacchetto organico di iniziative varate a partire dal dicembre 2019 con l’obiettivo di dare strumenti contro il cambiamento climatico e promuovere la totale decarbonizzazione. Il pacchetto riguarda tutti gli aspetti dello sviluppo sostenibile: l’energia rinnovabile, l’edilizia e le ristrutturazioni, i processi industriali, la produzione agricola e la sua filiera, la mobilità, la riduzione dell’inquinamento e la biodiversità. L’obiettivo di base è arrivare alla neutralità climatica entro il 2050. Non sorprendentemente, un capitolo fondamentale del Green Deal è riservato proprio all’energia rinnovabile: per lo sviluppo del settore vengono fissati 4 principi base uno dei quali è proprio un mercato dell’energia “pienamente integrato ed interconnesso”.

Fit for 55 package

Una serie di proposte di revisione e miglioramento della legislazione Europea presentate dalla Commissione con l’obiettivo di garantire che l’applicazione del Green Deal avvenga in modo socialmente accettabile ed equo, che l’innovazione e la competitività delle industrie venga rafforzata e che l’EU svolga un ruolo di leadership nella lotta ai cambiamenti climatici. Il nome del pacchetto fa riferimento all’obiettivo di ridurre di almeno il 55% le emissioni climalteranti entro il 2030.

REPowerEU

La crisi Ucraina ha reso evidente come lo sfruttamento delle fonti energetiche e la dipendenza da quelle fossili possa avere pesantissime ricadute geopolitiche ed economiche oltre che ambientali e climatiche. In questo senso, i governi europei hanno dovuto rispondere alla necessità immediata di affrancarsi dalla dipendenza dal gas russo e successivamente anche da quello di altri Paesi non europei con l’obiettivo, nel medio lungo periodo, di abbandonare completamente l’utilizzo di fonti fossili.  

Figura 1 Provenienza delle importazioni di gas naturale dell'UE, 2021 (fonte: Commissione Europea)

La Commissione ha quindi varato un piano straordinario -il REPowerEU- per accelerare il processo di decarbonizzazione del sistema energetico. Uno dei capitoli più importanti riguarda proprio l’esteso utilizzo del biogas e dell’idrogeno sia localmente che in combinazione con le reti elettrica e del gas naturale e a maggio 2022 la Commissione ha trasmesso il piano di azione per gli investimenti in questi settori.

L’obiettivo è di arrivare entro i prossimi 8 anni ad almeno 20 Mton/anno di idrogeno rinnovabile (contro i 5,6Mton/anno previsti dal Green Deal) e 35 Bm3/anno di biometano (il doppio di quanto indicato in Fit for 55). Per raggiungere questi due risultati l’EU prevede di investire ulteriori 27 e 37 miliardi di Euro, ma altri ancora saranno nei fondi per la sostituzione dei combustibili nelle industrie energivore (41B€) e nei sistemi di accumulo (39B€).

L’impegno di AzzeroCO2

L’approccio europeo volto a supportare una crescita sostenibile, ovvero legata ad una produzione più efficiente sotto il profilo delle risorse e rilanciando contemporaneamente la competitività, fa perno proprio sui vari livelli istituzionali degli stati, con i loro Ministeri, e le loro Regioni, che dovranno porre in pratica i principi e le linee guida con attività pratiche sul territorio a vantaggio dell’innovazione e dello sviluppo.

AzzeroCO2 si è mossa in anticipo e nel 2019, insieme a partner universitari ed industriali, ha presentato il progetto SINBIO (Sistemi INtegrati di produzione e immissione in rete di BIOmetano e gas sintetici da fonti rinnovabili) cofinanziato dal Lazio con fondi strutturali europei. Le attività sono finalizzate proprio all’integrazione delle reti elettrica e del gas studiando le tecnologie di produzione ed immissione in rete di biometano e gas di sintesi che, sostituendo il gas naturale, possono permettere di accumulare l’energia prodotta in eccesso dalle FER (Fonti a Energia Rinnovabile).

Il progetto mira a coniugare efficacia, efficienza, salvaguardia dell’ambiente, aspetti economici e l’innovazione tecnologica, attraverso:

• la produzione di metano sintetico per lo storage di energia da fonte rinnovabile (Power to Gas) valorizzando la CO2 (sequestrata da processi industriali e non), con tecniche di metanazione ed uso di idrogeno elettrolitico;
• l’ottimizzazione di processi per produzione di biofuel eventualmente con uso di idrogeno elettrolitico;
• la produzione di syngas da gassificazione con ossigeno elettrolitico residuale;
• Lo stoccaggio in rete di biometano e gas sintetici (syngas, gas naturale sintetico e idrometano).

  Scopri di più su SINBIO e le altre attività di ricerca di AzzeroCO2  

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Enrico Facci
Ing. Divisione ricerca e sviluppo AzzeroCO₂