Sistema energeticoEnergia eolica e idrogeno uniti per la protezione del clima
Sommario
L'idrogeno può contribuire alla protezione del clima se l'elettricità proveniente da energie rinnovabili viene utilizzata per la sua produzione in elettrolisi - il cosiddetto idrogeno "verde". L'energia eolica, a differenza di quella solare, non può essere utilizzata al punto di generazione perché le turbine eoliche sono quasi sempre situate lontano dai consumatori di elettricità. I più grandi parchi eolici onshore della Germania sono nel nord e nell'est - non c'è davvero spazio nelle altre regioni? Nel 2019, una quantità di elettricità di 6.482 GWh ha dovuto essere regolata dagli operatori di rete, il 19 per cento in più rispetto all'anno precedente. Il consumo di elettricità verde non è possibile,
Dal 2000, c'è un limite di 20 anni per le tariffe di alimentazione, ma le centrali devono capire come continuare a funzionare economicamente. Dopo di che, gli operatori devono trovare un acquirente per la commercializzazione diretta dell'elettricità, ma questo fallirebbe a causa del ripotenziamento.
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Energia eolica e idrogeno uniti per la protezione del clima
L'idrogeno è considerato LA soluzione per la transizione energetica. L'energia eolica è potente, ma non sfrutta pienamente il suo potenziale. I due dovrebbero poter essere riuniti per far progredire la decarbonizzazione. Dopo tutto, solo l'idrogeno "verde" prodotto con l'aiuto di energie rinnovabili è veramente utile contro il cambiamento climatico.
In questo articolo, ho trattato entrambi gli argomenti ed esaminato come possono far avanzare congiuntamente la transizione energetica e la protezione del clima. Tre esempi mostrano che questa interazione è già stata testata e implementata.
L'idrogeno - davvero la risposta a tutte le domande?
L'idrogeno come vettore energetico è visto in molte discussioni e rapporti come LA grande soluzione per la transizione energetica. In generale, l'idrogeno è un eccellente mezzo di stoccaggio e può essere facilmente trasportato in tubi e contenitori adatti. Questo renderebbe anche l'energia disponibile in qualsiasi momento, indipendentemente dall'ora del giorno, dalla stagione o dalle condizioni meteorologiche.
Ma l'idrogeno può contribuire alla protezione del clima solo se l'elettricità proveniente da energie rinnovabili viene utilizzata per la sua produzione in elettrolisi - il cosiddetto idrogeno "verde". Tutti gli altri metodi di produzione sono piuttosto dannosi per il nostro clima.
Per la produzione di idrogeno, è necessaria l'elettricità proveniente da energie rinnovabili, soprattutto eolica e solare. Ciò significa che l'uso diretto dell'elettricità generata o immagazzinata è in concorrenza con l'uso dell'idrogeno. In molti casi, tuttavia, è più efficiente usare direttamente l'elettricità - sia per l'elettromobilità che nelle pompe di calore.
L'efficienza dell'elettrolisi è tra il 60 e il 70%. Se generiamo elettricità dall'idrogeno in una cella a combustibile, l'efficienza per questa fase è del 60-80%. Questo significa che dobbiamo usare almeno tre volte di più l'elettricità dalle energie rinnovabili per l'idrogeno verde come stoccaggio di elettricità. Lo sforzo e i costi aumentano di conseguenza.
Alcuni processi industriali non possono essere elettrificati o richiedono l'uso diretto di idrogeno. L'industria chimica utilizza già grandi quantità di idrogeno per la produzione di ammoniaca. L'idrogeno verde può sostituire il gas naturale fossile.
L'energia eolica fa parte della decarbonizzazione con problemi
Insieme al fotovoltaico, la generazione di elettricità dall'energia eolica è una parte importante della decarbonizzazione. L'elettricità dalle turbine eoliche rappresenterà il 27% della fornitura di elettricità della Germania nel 2020, rendendola la più importante singola fonte di energia nel mix elettrico del paese.
Ma l'energia eolica, a differenza di quella solare, non può essere utilizzata al punto di generazione, perché le turbine eoliche sono quasi sempre situate lontano dai consumatori di elettricità. I residenti locali non dovrebbero essere disturbati dal rumore dei rotori. Alcuni attori politici hanno quindi fissato grandi distanze minime da 1 a 2 km dalle zone residenziali. Un'altra ragione per cui si trovano principalmente in regioni scarsamente popolate.
Distribuzione spaziale irregolare
Il risultato è una distribuzione spaziale ineguale dell'energia eolica in Germania. Sul monitor del vento del Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology possiamo vedere la distribuzione spaziale in Germania e la velocità media del vento locale. I più grandi parchi eolici onshore tedeschi sono nel nord e nell'est - non c'è davvero spazio nelle altre regioni?
La gestione dell'alimentazione provoca interruzioni di corrente
Un altro problema dell'energia eolica è la gestione dell'alimentazione. Questa decurtazione dell'elettricità da fonti rinnovabili da parte dell'operatore di rete è necessaria quando singole sezioni della rete elettrica sono sovraccariche e la fornitura di elettricità non può essere presa. Le turbine eoliche sono particolarmente colpite da questa misura - sono quindi girate fuori dal vento per smettere di guidare la turbina e quindi generare elettricità.
Nel 2019, una quantità di elettricità di 6.482 GWh ha dovuto essere decurtata dagli operatori di rete, il 19 per cento in più rispetto all'anno precedente. Di questo, il 78 per cento era rappresentato dall'energia eolica onshore e il 18 per cento dall'energia eolica offshore. Solo il quattro per cento delle turbine che sono state scollegate non erano turbine eoliche (fonte: Monitoring Report 2020 dell'Agenzia federale delle reti).
6,48 terawattora di elettricità generata in modo pulito avrebbero potuto essere utilizzati in altre applicazioni ed evitare l'uso di combustibili fossili. A questo si aggiungono i costi di più di 700 milioni di euro che hanno dovuto essere pagati ai gestori degli impianti come compensazione.
Uso di impianti post-EEG
La legge sulle fonti di energia rinnovabili (EEG) è in vigore dal 2000. Poiché limita la tariffa di alimentazione a 20 anni, le turbine eoliche più vecchie perdono questo diritto. Dopodiché, gli operatori devono pensare a come possono continuare ad operare economicamente.
L'autoconsumo di elettricità, come per i sistemi fotovoltaici, non è possibile. Le turbine eoliche sono collegate direttamente alla rete elettrica e sono situate troppo lontano dai consumatori più vicini. Pertanto, gli operatori devono trovare un acquirente per la commercializzazione diretta dell'elettricità. Le alternative sarebbero il repowering, ma questo fallirebbe a causa dei permessi, o lo smantellamento delle vecchie turbine.
Come l'idrogeno può aiutare l'energia eolica
Ora entra in gioco l'idrogeno menzionato all'inizio. Con la produzione di idrogeno verde, non possiamo risolvere completamente i problemi dell'energia eolica menzionati sopra, ma possiamo almeno ridurli. È qui che l'elettrolisi può essere messa a frutto e l'idrogeno può dare un contributo importante al successo della transizione energetica.
Produzione di idrogeno durante i colli di bottiglia della rete
La distribuzione spaziale non uniforme dell'energia eolica richiede capacità sufficienti nelle reti per trasportare l'elettricità ai consumatori. Se le capacità non sono sufficienti, si verificano colli di bottiglia nella rete elettrica e di conseguenza gli operatori di rete devono spegnere le turbine eoliche.
Allora perché non usano piuttosto l'elettricità per l'elettrolisi e producono gas pulito? Gli elettrolizzatori possono essere utilizzati secondo le necessità e regolati di conseguenza. Le turbine eoliche possono continuare a funzionare e l'energia non rimane inutilizzata. L'idrogeno prodotto può essere immesso in una rete o immagazzinato in serbatoi e trasportato per risparmiare gas fossile altrove.
Produzione di idrogeno con vecchie turbine eoliche
Le vecchie turbine eoliche che non ricevono più tariffe di alimentazione (post-EEG) hanno bisogno di un commerciante diretto o di un'altra soluzione per continuare a funzionare, altrimenti non possono più essere gestite economicamente. L'elettrolisi per la produzione di idrogeno verde si offre come un acquirente sicuro. In questo modo, la produzione di elettricità neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO2 può continuare.
Secondo l'associazione tedesca WindEnergy, il governo tedesco stima la domanda di elettricità pulita per la produzione di idrogeno verde a 20 TWh all'anno. Una grande parte di questo può essere fornita dai cosiddetti impianti post-EEG.
Tuttavia, un prerequisito per un modello di business funzionante è anche un'esenzione dell'elettricità dalla sovrattassa EEG e dalle tasse di rete, dice Sabine Peter, presidente della Federazione tedesca delle energie rinnovabili. Un'esenzione dell'elettricità dal prelievo EEG è in vigore dall'estate 2021, ma finora non si applica agli impianti che hanno ricevuto finanziamenti nell'ambito dell'EEG.
Esempi pratici della combinazione di idrogeno ed energia eolica nell'articolo completo.
