• eolico
• GNL
• power to x

I cambiamenti climatici inducono le politiche energetiche a prendere provvedimenti sempre più stringenti nei confronti della combustione delle fonti energetiche fossili e delle emissioni da processi industriali. L’uso di fonti rinnovabili e un efficientamento sempre maggiore dei processi industriali può contribuire a ridurre l’utilizzo di combustibili fossili e il loro impatto ambientale. Le fonti rinnovabili quali l’eolico ed il solare sono aleatorie e periodiche, e una loro forte penetrazione richiede sistemi di accumulo o di trasformazione in altre forme di energia per ridurre l’impatto della sovraproduzione sulle reti.
ll Power To X è una una delle soluzioni efficacie a questo problema, che consiste in una trasformazione dell’energia elettrica prodotta in surplus in altre forme di energia (chimica, termica ecc.) fornendo una capacità di stoccaggio potenzialmente illimitata.
In questo lavoro viene introdotto un concetto di PtX diverso, in cui l’energia rinnovabile eolica viene utilizzata per la liquefazione del gas naturale, (GNL), il cui utilizzo sarà destinato a mezzi di trasporto pesante stradale, ferroviario e marittimo. In questa configurazione si può parlare quindi di Power to LNG: l’energia elettrica prodotta dall’eolico è in parte utilizzata per liquefare il gas naturale in un impianto di liquefazione di piccola taglia, caratterizzato da un’elevata flessibilità di impiego. Per ragioni legate all’impossibilità di funzionamento ai bassi carichi e per evitare frequenti start&stop dell’impianto, una parte del carico necessario al funzionamento dell’impianto di liquefazione è fornita dalla rete. Sono state quindi definite tre diverse tipologie di gestione:
• Acquisto della quantità di energia necessaria a mantenere l’impianto in condizioni minime dalla rete elettrica nazionale ed integrazione con l’eolico al di sopra del carico minimo;
• Mantenimento del carico minimo dell’impianto tramite rete ed eolico, ed aumento della produzione in caso di aumento della produzione eolica;
• Mantenimento della produzione nominale del liquefattore tramite integrazione dell’energia prodotta dall’eolico e di quella acquistata dalla rete.
A causa dei diversi tempi caratteristici dell’eolico e dell’impianto di liquefazione, è stato ipotizzato l’inserimento di una batteria tampone, in modo da mitigare le fluttuazioni rapide di potenza dovute a repentini cambiamenti dell’intensità del vento. La batteria è stata modellata seguendo un approccio semplificato, considerando semplicemente i flussi di potenza entranti ed uscenti, trascurando le perdite durante le fasi di carica e scarica.
Per ottenere il legame fra consumo elettrico e produzione dell’impianto di liquefazione è stato necessario creare un modello dell’impianto che tenesse conto del comportamento ai carichi parziali. A tale scopo è stato utilizzato il software Aspen Hysys, con l’obiettivo di creare una mappa di funzionamento che legasse la potenza consumata alla quantità di GNL prodotto in funzione delle condizioni ambientali.
Una volta note le mappe dell’impianto è stato possibile, tramite interpolazione valutare le tre strategie di gestione presentate precedentemente, al variare della taglia del campo eolico.
Il confronto fra le tre configurazioni è stato eseguito sia in termini energetici che ambientali, andando a definire degli indici di prestazione che tenessero conto della quantità di GNL prodotta da rinnovabile e le emissioni di CO2 risparmiate.