Sizing of solar-based hydrogen production systems in North Africa and transportation of hydrogen-natural gas blend to Italy

Lo scopo del presente lavoro di tesi consiste nella valutazione tecnica della produzione e del trasporto di idrogeno da paesi del Nord Africa in Italia, attraverso le reti di condotte attualmente adibite al trasporto di gas naturale. In dettaglio, si intende produrre idrogeno di origine solare mediante impianti di produzione centralizzata composti da sistemi integranti pannelli fotovoltaici ed elettrolizzatori. Per quanto riguarda il trasporto di idrogeno, si è considerato l’utilizzo dei gasdotti Transmed e Greenstream. A causa dei vincoli dettati dalle normative e dalla resistenza dei materiali usati nelle condotte, è stata compiuta una valutazione iniziale dei principali indicatori dei gas con l’obiettivo di trovare la percentuale di idrogeno tale da poter essere impiegata in miscele con gas naturale. I paesi coinvolti nelle simulazioni sono Algeria, Tunisia e Libia, mentre i luoghi di installazione dei sistemi dedicati alla produzione di idrogeno sono stati selezionati in base alle risorse di energia solare ed alla posizione rispetto ai nodi strategici delle condotte. I dati di radiazione solare corrispondenti sono stati ricavati dai database del software Meteonorm. Successivamente, tramite l’utilizzo di MATLAB, si è realizzato un modello per la stima della capacità installata di solare fotovoltaico richiesta per ottenere una miscela con 5% in volume di idrogeno. Partendo da questo dimensionamento, sono state analizzate diverse configurazioni del sistema: volume del gas importato costante, energia del gas importato costante e aggiunta di idrogeno al quantitativo di gas naturale importato in origine. Questi scenari sono stati studiati sia nell’ipotesi di flusso di gas costante sia rispetto al flusso di gas reale fornito dai database di ENTSOG, considerando il 2018 come anno di riferimento. Inoltre, al fine di mantenere il 5% in volume di idrogeno come soglia massima di produzione, è stato eseguito il dimensionamento di impianti di stoccaggio di idrogeno. Infine, è stata eseguita una valutazione delle perdite di carico associate al trasporto della miscela presa in considerazione. I risultati di questo lavoro forniscono un quadro generale sulle potenzialità dei sistemi di produzione di idrogeno rinnovabile e sulla realizzazione del suo trasporto in termini energetici. Ulteriori sviluppi e studi futuri potrebbero focalizzarsi sulla effettiva sostenibilità economica dell’importazione di idrogeno in Italia.