Development of an energy model to study the relevance of long-term energy storage within the belgian electricity zone powered with 100% renewables

L' Università di Liegi, in particolare il dipartimento di ingegneria chimica, è coinvolta in diversi studi di ricerca per migliorare il processo di produzione di metanolo partendo dalla cattura di CO2 e dall'elettrolisi dell'acqua. Con l'obiettivo di studiare la fattibilità economica, il presente lavoro mostra in che modo questa tecnologia può essere usata come stoccaggio di energia a lungo termine nel 2050 in un contesto 100% rinnovabile. Il modello Python utilizzato, già sviluppato nel 2015, prevedeva l'uso dell'eolico e di power-to-methanol come uniche tecnologie. Al fine di ottenere un modello più realistico, altre fonti energetiche rinnovabili (fotovoltaico e biomassa) e accumuli a breve termine (batterie e stazioni di pompaggio) sono state implementate. Dopo aver definito un scenario base nel 2050, alcune simulazioni sono state effettuate ottenendo un costo dell' energia elettrica pari a 142.1 eur/MWh. Inoltre, un mix energetico in cui la potenza installata dell'eolico onshore supera il massimo potenziale previsto per il Belgio è stato ottenuto. Assumendo un aumento della potenza installata degli impianti a biomassa a 2 GW, il nuovo mix energetico si è avvicinato ad una possibile realtà (11.51 GW di eolico offshore, 24.72 GW di solare fotovoltaico, 10.51 GW di eolico onshore e 2 GW di biomassa) a scapito di un costo dell'energia elettrica di 149.7 eur/MWh, più alto del caso precedente. In aggiunta, l'influenza dei parametri che si riferiscono alla tecnologia power-to-methanol è stata quantificata e discussa attraverso un'analisi di sensibilità. Interessanti sono i risultati riguardanti il funzionamento dello stoccaggio di energia durante l'intero periodo. Il confronto con un altro modello fornito dai ricercatori dell'Istituto Monfefiore ha confermato i risultati ottenuti nel modello attuale. In un futuro, l'uso di un altro problema di ottimizzazione è consigliato per ottenere più robustezza e minore tempo di calcolo (punti deboli del modello qui presentato).