Riassunto analitico
Attualmente l’Unione Europea ha fissato degli obiettivi futuri molto importanti per quanto riguarda la politica energetica. La lotta al cambiamento climatico è un problema globale e molti paesi si sono posti obiettivi simili. Eppure, quello che gli stati membri dell’UE vogliono raggiungere è il primo e più ambizioso progetto di cambiamento per la specie umana. Si sta cercando di abbandonare una società basata sui combustibili fossili per passare ad una basata sull’utilizzo di fonti rinnovabili, in modo da creare una società ad emissioni zero. Questo non sarà un passaggio facile, immediato e nemmeno diretto. Uno degli aspetti più interessanti che potrà andare a coprire il gap che oggi abbiamo fra l’alta efficienza delle fonti rinnovabili, ma la loro difficile applicabilità, è l’utilizzo dell’idrogeno.
L’idrogeno ricavato da fonti rinnovabili o tradizionali può essere stoccato e utilizzato in seguito, sia come combustibile, sia per produrre nuovamente energia elettrica. Affinché il sistema sia efficiente è importante integrare tutte le fasi del processo, dalla conversione di energia elettrica in idrogeno, al suo stoccaggio nel sottosuolo ed infine al suo utilizzo.
In questo progetto, abbiamo combinato dati sulla produzione di energia, ovvero il potenziale di produzione di idrogeno, le strutture di stoccaggio geologico e la domanda di energia per identificare le aree europee con le combinazioni migliori tra generazione-stoccaggio-domanda. Nello specifico, abbiamo combinato dati di:
• produzione di energia elettrica da diverse fonti: rinnovabili, nucleare, fossile;
• opzioni di stoccaggio geologico: campi di petrolio e gas esausti, formazioni saline profonde, grotte in sale, acquiferi, strutture geologiche e infrastrutture di superficie (rete di gasdotti) e sotterranee;
• fabbisogno energetico in Europa.
I dati sono ricavati da database open source, oppure sono stati geo referenziati a partire da pubblicazioni scientifiche. I dati sono stati uniformati e inseriti in ambiente GIS (Geographic Information System) e sono stati incrociati per valutare e identificare i cluster UHS (Underground Hydrogen Storage) più promettenti su tutto il territorio economico Europeo. I risultati del mio studio sono delle carte digitali nel quale visualizzare il potenziale produttivo di idrogeno in base alla sorgente energetica utilizzata, le aree geologicamente adatte ad ospitare siti di stoccaggio, i siti di stoccaggio attivi e potenziali di gas metano e CCS (Carbon Capture & Storage) che potrebbero essere utilizzati in futuro anche per l’idrogeno, la futura European Hydrogen Backbone, le aree soggette a rischio vulcanico e sismico e il fabbisogno energetico. In conclusione, le aree più adatte per l’UHS di idrogeno verde sono Regno Unito, Norvegia, Francia, Spagna e Portogallo in strutture saline, acquiferi profondi, campi di idrocarburi. Francia, Repubblica Ceca e Belgio potrebbero soddisfare il fabbisogno di idrogeno producendolo da impianti nucleari e sfruttare per lo stoccaggio gli acquiferi profondi e le strutture saline dei paesi limitrofi. I paesi del nord Europa quali Germania, Danimarca, Olanda, Polonia hanno una densità di stoccaggio di idrogeno in strutture saline elevata, ma una bassa capacità produttiva di idrogeno verde. In questi paesi, ai quali si aggiunge l’Italia, si ha un elevata capacità produttiva da centrali elettriche a combustibili fossili. In questo caso si potrebbe produrre e stoccare idrogeno a partire da fonti non rinnovabili. I paesi che possiedono siti per la Carbon Capture and Storage e centrali a gas potrebbero produrre idrogeno blu, cioè sequestrando la CO2 emessa nelle centrali elettriche a combustibili fossili.
|
Abstract
Currently, the European Union has set fundamental future objectives regarding the energy policy. Mitigating climate change is a global problem, and many countries have set themselves similar goals. Nevertheless, what EU member states want to achieve is the first and most ambitious change project for the human species. We are trying to abandon a society based on fossil fuels to move to one based on the use of renewable sources to create a zero-emission society. However, this will not be an easy, immediate, or even direct step. One of the most promising tool that can cover the gap we have today between the high efficiency of renewable sources and their difficult applicability is hydrogen.
Hydrogen obtained from renewable or traditional sources can be stored and used later, both as a fuel and to produce electricity again. For the system to be efficient, it is essential to integrate all the process phases, from converting electricity into hydrogen to its storage in the subsoil and finally to its usage.
This project combines energy production data, i.e., hydrogen generation potential, geological storage facilities, and energy demand to identify the European areas with the best combinations between generation-storage-demand. Specifically, the following data have been compiled:
• Production of energy from renewable, nuclear or fossil sources.
• geological storage options: exhausted oil and gas fields, deep salt formations, aquifers, salt caves, geological structures and surface, and sub-surface infrastructures.
• Energy and electricity need in Europe.
In my study, the data were obtained from different databases or is geo-referenced from open-source data. This large amount of information has been standardized to be used in a single project. The data were entered, crossed, and reprocessed in the GIS (Geographic Information System) environment to evaluate and identify the most promising UHS (Underground Hydrogen Storage) clusters throughout the European territory. Digital maps were developed in which to view the hydrogen production potential based on the source used for hydrolysis or reforming of methane, the geological areas suitable for storage sites, active storage sites, and potentials for methane gas and CCS (Carbon Capture & Storage), which could also be used in the future for hydrogen, the future European Hydrogen Backbone, the maps of geological risks and those of the heat requirement for end-use. In conclusion, the most suitable areas for green hydrogen UHS are the United Kingdom, Norway, France, Spain, and Portugal in salt structures, deep aquifers, hydrocarbon fields, and Carbon Capture and Storage sites. France, the Czech Republic, and Belgium could meet the needs of hydrogen by producing it from nuclear plants and exploiting the deep aquifers and saline structures of neighboring countries for storage. Northern European countries such as Germany, Denmark, Holland, Poland have a high density of hydrogen storage in salt structures but a low production capacity of green hydrogen. In these countries, Italy is added, there is a high production capacity from fossil fuel power plants. In this case, hydrogen could be produced and stored from non-renewable sources. Countries with carbon capture and storage sites and gas plants could produce blue hydrogen.
|
