Analisi degli impatti ambientali di un sistema di stoccaggio di idrogeno in fase solida attraverso idruri metallici

Uno degli aspetti chiave per il raggiungimento di uno sviluppo sostenibile è la transizione verso un sistema energetico a basse emissioni di carbonio. Quest’obbiettivo può essere raggiunto grazie ad un maggiore utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili. Con il termine “energia rinnovabile” s’intende quell’energia prodotta da un ampio spettro di risorse, tutte derivanti da fonti energetiche che si auto-rinnovano. Molte delle risorse rinnovabili, tuttavia, vengono classificate come intrinsecamente intermittenti, e la loro produzione non può essere prevista con precisione. Un vettore energetico, la cui applicazione suscita grande interesse proprio per lo stoccaggio di energia prodotta da fonti rinnovabili, è rappresentato dall’'idrogeno. L’idrogeno può essere prodotto con differenti metodologie, tra le quali l’elettrolisi dell’acqua, e presenta potenziali applicazioni in svariati i settori. In questa tesi sono stati esaminati gli impatti ambientali associati ad un sistema per lo stoccaggio di grandi quantitativi di idrogeno. Tale sistema, oggetto di sviluppo nel progetto europeo HyCARE, sfrutta la tecnologia dei metallo idruri, che, operando a bassa pressione, consente di minimizzare sia i rischi sulla sicurezza, che il volume d’ingombro per lo stoccaggio del gas. Inizialmente, l’analisi si è concentrata sulla sola produzione del sistema di stoccaggio. Nel dettaglio, il gas viene immagazzinato in fase solida, impiegando una lega TiFeMn. Aspetto peculiare del sistema esaminato è l’accoppiamento del metallo idruro con un sistema di immagazzinamento del calore, che impiega materiali a cambiamento di fase (Phase Change Materials - PCM). In seguito, si è analizzato l’intero ciclo di vita del sistema HyCARE. Questa analisi è stata eseguita per mezzo della metodologia del Life Cycle Assessment (LCA), ponendo particolare attenzione ai dati d’inventario e alle fonti energetiche utilizzate durante la fase d’uso. I risultati ottenuti mostrano come il sistema HyCARE generi degli impatti nel complesso elevati; i principali carichi ambientali sono causati dalla produzione della lega metallica, impiegata per lo stoccaggio di idrogeno, e dai consumi energetici per il funzionamento del sistema stesso. Tuttavia, l’analisi ha permesso di determinare come lo stoccaggio di calore, grazie all’utilizzo del PCM, consenta di diminuire gli impatti complessivi, rispetto all’utilizzo di energia proveniente da fonti esterne. Infine, gli impatti generati dal sistema di stoccaggio sono stati paragonati con i carichi ambientali associati alla produzione stessa di idrogeno (impiegando un elettrolizzatore alcalino). Dal confronto è emerso come gli impatti della fase di produzione siano simili a quelli della fase di stoccaggio dell’idrogeno. Tale risultato evidenzia quindi quanto quest’ultima tecnologia, così interessante per potenziali future applicazioni, debba però essere resa maggiormente efficiente.