Sbloccare il potenziale di Power-to-X: il futuro delle soluzioni energetiche sostenibili
Power-to-X è il processo di trasformazione dell'energia in qualcos'altro (x). Ad esempio, l'energia può essere trasformata in idrogeno attraverso l'elettrolisi, che può poi essere utilizzata da sola o in combinazione con altri componenti per creare combustibili o sostanze chimiche. La transizione verde non può essere completata senza power-to-X. In molte situazioni, come quando si utilizzano veicoli elettrici o pompe di calore per riscaldare le nostre case, i combustibili fossili possono essere immediatamente sostituiti dall'elettricità. Tuttavia, non tutto può essere alimentato da elettricità o batterie. Poiché l'energia può essere utilizzata come base per il processo di produzione di combustibili verdi, il Power-to-X è fondamentale per l'uso, ad esempio, nei trasporti pesanti, negli aerei, nelle navi e nei camion. Le procedure ad alta intensità energetica utilizzate in una parte della nostra produzione industriale rientrano nella stessa categoria. Power-to-X può anche garantire che disponiamo delle sostanze chimiche necessarie per produrre le plastiche, i farmaci e numerosi altri articoli che utilizziamo quotidianamente e che sono attualmente prodotti utilizzando combustibili fossili.
Come funziona Power-to-X
Power-to-X utilizza fonti di energia sostenibili come l'energia solare ed eolica per generare la sua elettricità. Nella prima fase di Power-to-X, l'acqua (H2O) viene elettrolizzata e suddivisa in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) utilizzando l'energia (O). Oltre ad essere utilizzato come combustibile direttamente, l'idrogeno può anche essere utilizzato in un processo di sintesi con l'aggiunta di azoto (N) o carbonio (C) dalla CO2. Di conseguenza, vengono prodotti nuovi combustibili e sostanze chimiche, tra cui ammoniaca, metanolo e metano. Poiché l'elettricità viene utilizzata per fabbricarli, questi vengono spesso definiti e-fuel o elettro-combustibili. Possono essere utilizzati come carburante per veicoli come camion, navi e aeroplani. Per abilitare Power-to-X, si stanno conducendo ricerche su come fondere i due processi.
Esempi di Power-to-X
Processo di sintesi con carbonio
Gli e-fuel, tra cui e-diesel, e-metanolo, e-kerosene, e-dim etilati (E-DME) e e-metano possono essere generati mescolando il carbonio con l'idrogeno. Questi carburanti sono chimicamente equivalenti agli attuali combustibili fossili, il che li rende immediatamente adatti all'uso nel trasporto pesante. Poiché sono creati utilizzando energia rinnovabile e carbonio che ricicliamo da usi precedenti, i combustibili sono a impatto zero.
Processo di sintesi con azoto
L'ammoniaca verde (e-ammoniaca), che può essere utilizzata come fertilizzante in agricoltura o, eventualmente, come combustibile per la navigazione, viene creata combinando azoto (N) con idrogeno. Attualmente, impianti su larga scala ad alta intensità energetica producono ammoniaca per l'uso in fertilizzanti agricoli. La produzione di ammoniaca rappresenta oltre l'1% di tutte le emissioni globali di carbonio. Pertanto, il passaggio all'e-ammoniaca contribuirà in modo significativo allo sviluppo di un'industria agricola più sostenibile.
Perché Power-to-X è necessario
Le fonti di energia rinnovabile come il sole e il vento sono fondamentali nel passaggio a una civiltà senza combustibili fossili. In questa situazione, la capacità di immagazzinare energia è fondamentale in modo da poterla utilizzare anche quando il sole non splende e non c'è brezza. Inoltre, una parte dei nostri settori dei trasporti e della produzione non può essere elettrificata e necessita invece di elettricità convertita in un'altra forma. Per i veicoli come navi, camion e aeromobili che non possono funzionare con elettricità o batterie, Power-to-X può garantire il carburante di cui hanno bisogno. Power-to-X è fondamentale per garantire la produzione di numerosi articoli attualmente realizzati con combustibili fossili, tra cui vernici, polimeri e prodotti farmaceutici.
Conclusione
Le procedure in Power-to-X possono essere completate per un bel po' di tempo. Power-to-X deve diventare notevolmente più efficiente dal punto di vista energetico affinché i combustibili prodotti siano praticabili e quindi competitivi, anche se deve davvero aiutare a soddisfare le crescenti esigenze energetiche del mondo. Trovare il modo ottimale per collegare le tecnologie Power-to-X con il resto del sistema energetico è ancora una sfida per i ricercatori. Per creare la migliore sinergia possibile con il resto del sistema energetico fin dall'inizio, è necessario sviluppare soluzioni intelligenti in termini di architettura di sistema, dati, digitalizzazione e automazione.