Conservare il sole nel terreno
Nel semestre invernale, c'è troppo poca energia rinnovabile alle nostre latitudini per superare la stagione fredda. La ricerca sulle tecnologie di stoccaggio e conversione stagionale è quindi in pieno svolgimento. L'Empa è coinvolta in un progetto di ricerca internazionale che prevede una soluzione non convenzionale: L'idrogeno e l'anidride carbonica rinnovabili vengono pompati insieme nel terreno, dove i microrganismi naturali convertono le due sostanze in metano, il componente principale del gas naturale.
"Underground Sun Conversion": la tecnologia dal nome eccitante brevettata dall'azienda energetica austriaca RAG Austria AG offre un modo per immagazzinare energia rinnovabile stagionalmente e su larga scala e renderla disponibile tutto l'anno. In estate, l'energia rinnovabile in eccesso - per esempio l'energia solare - viene convertita in idrogeno (H2). Questo viene poi immagazzinato insieme all'anidride carbonica (CO2) in depositi sotterranei naturali - per esempio ex depositi di gas naturale - ad una profondità di oltre 1000 metri.
È qui che entrano in gioco i piccoli aiutanti: i microrganismi della preistoria, i cosiddetti archaea, convertono idrogeno e CO2 in metano rinnovabile (CH4) attraverso il loro metabolismo. Gli archei sono diffusi in tutto il mondo, prevalentemente in ambienti anaerobici, cioè a basso contenuto di ossigeno, e già milioni di anni fa erano responsabili della conversione della biomassa in gas naturale. Alimentando idrogeno e CO2 nei depositi porosi di arenaria adatti, questo processo è praticamente ricominciato da capo. Il metano "prodotto" laggiù può poi essere ritirato dai serbatoi di nuovo in inverno e utilizzato in una varietà di modi come gas naturale neutro di CO2.
La ricerca di luoghi adatti
Le aziende energetiche austriache e svizzere e gli istituti di ricerca hanno ora unito le forze per sviluppare ulteriormente la tecnologia. In un progetto finanziato dal programma quadro di ricerca europeo ERA-Net e in questo paese dall'Ufficio federale dell'energia (UFE), il potenziale tecnico ed economico in Svizzera e Austria sarà esplorato nei prossimi due anni. In Svizzera, la società energetica Energie 360°, l'Empa, l'Università di Berna e l'Università di Scienze Applicate OST nella Svizzera orientale sono coinvolti. L'Empa sta sviluppando una prospettiva sull'intero sistema energetico: "Stiamo esaminando quando e dove si verifica il surplus di elettricità, dove sarebbero le fonti di CO2 adatte e infine dove c'è la domanda di gas naturale rinnovabile", spiega Martin Rüdisüli del dipartimento Urban Energy Systems dell'Empa. Insieme alle condizioni geologiche, che vengono studiate dall'Università di Berna, e alle condizioni economiche di contorno, che vengono elaborate da OST, deve essere creata una mappa dei luoghi possibili per l'applicazione della tecnologia "Underground Sun Conversion".
Martin Rüdisüli considera la tecnologia promettente. Soprattutto perché, oltre alla metanazione biologica, fornisce anche una risposta al problema dello stoccaggio stagionale: "Anche con un grande aumento della produzione di gas metano, non ci sarebbe bisogno di espandere l'infrastruttura di stoccaggio fuori terra grazie allo stoccaggio naturale nell'interno della terra", dice.
Sulla via della decarbonizzazione del nostro sistema energetico
La volatilità delle fonti di energia rinnovabili è una delle grandi sfide della transizione energetica. In inverno abbiamo fondamentalmente troppo poca elettricità rinnovabile, in estate troppa. In un'analisi del potenziale della tecnologia "power-to-gas" - cioè la conversione dell'elettricità rinnovabile in vettori energetici chimici come l'idrogeno o il metano - in Svizzera, il ricercatore dell'Empa Rüdisüli ha previsto un'eccedenza di ben 10 TWh di elettricità solare in Svizzera nei prossimi decenni - a condizione che circa la metà delle superfici dei tetti adatti sia sviluppata con il fotovoltaico, cosa a sua volta necessaria se si vuole sostituire l'elettricità nucleare non più necessaria. Se il surplus di elettricità viene convertito in metano in estate, potrebbe essere usato per alimentare circa un milione di veicoli a gas su base rinnovabile tutto l'anno. "La conversione dell'elettricità rinnovabile in fonti di energia immagazzinabili stagionalmente è un pilastro importante di un sistema energetico decarbonizzato", dice Rüdisüli.
