Autonomia completa grazie a fotovoltaico e idrogeno: la soluzione viene dalla Spagna

L'obiettivo dell'autonomia energetica è quello di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e dalle fluttuazioni dei prezzi dell'energia, aumentare la resilienza energetica rispetto a blackout o interruzioni della rete e, non ultimo, diminuire l'impatto ambientale. Un team di ricercatori del Chemical and Biomolecular Engineering Department, presso l'Universidad de Cantabria, Spagna, ha condotto un esperimento durato due anni, con risultati che potrebbero cambiare radicalmente il nostro approccio alla gestione dell'energia domestica. Attraverso una serie di simulazioni e analisi approfondite, gli scienziati hanno identificato la combinazione ottimale di fonti rinnovabili per garantire che una casa possa essere energeticamente indipendente tutto l'anno.

L'autonomia energetica rappresenta la capacità di un sistema, una casa o una comunità di produrre e gestire autonomamente l'energia di cui ha bisogno, senza dipendere da fonti esterne o dalla rete elettrica tradizionale. Ciò si traduce nel generare, immagazzinare e utilizzare energia in modo autosufficiente, spesso attraverso l'uso di fonti rinnovabili come il fotovoltaico, l'eolico o sistemi di accumulo come batterie o idrogeno. In un contesto domestico, in particolare, disporre di autonomia energetica implica che la propria abitazione è in grado di funzionare completamente con l'energia che essa stessa produce e immagazzina, senza dover acquistare elettricità da fornitori esterni. Nell'ambito dell'autonomia energetica, la Spagna sembra essere all'avanguardia per la ricerca di soluzioni alternative, e un piccolo villaggio chiamato Novales potrebbe aver trovato la soluzione definitiva per la totale autosufficienza energetica a livello domestico.

Figura 1: Villaggio Novales (Fonte: ScienceDirect)

Il cuore dello studio è rappresentato dal sistema PVHyP (Photovoltaic-Hydrogen Power), sviluppato dai ricercatori dell'Università di Cantabria. Vediamo di cosa si tratta. PVHyP combina in modo intelligente l'energia solare prodotta dai pannelli fotovoltaici, con l'accumulo di idrogeno, superando uno dei limiti più comuni dell’energia solare, ovvero l’intermittenza. Infatti, come sappiamo bene, l’energia solare, sebbene abbondante, non è sempre disponibile, soprattutto di notte o nelle giornate nuvolose. Il PVHyP risolve questo problema, rendendo possibile l'autonomia energetica continua. L'esperimento si è concentrato su una casa di 80 metri quadrati. Prima di adottare il sistema PVHyP, la casa consumava circa 2513 kWh di elettricità all’anno, con un consumo medio giornaliero di 6,88 kWh. Le analisi hanno evidenziato una marcata stagionalità: in inverno, infatti, il consumo giornaliero superava i 7 kWh, mentre in estate scendeva a 5,88 kWh. Per soddisfare queste esigenze energetiche, il team di ricerca ha installato 20 pannelli solari da 400 watt ciascuno, quattro batterie con una capacità complessiva di 2,4 kWh, un serbatoio d’acqua da 35 litri per il processo di elettrolisi e un serbatoio d’idrogeno da 600 litri, pressurizzato a 300 bar. Il funzionamento del sistema è particolarmente efficiente: durante l'arco della giornata, i pannelli solari alimentano direttamente la casa, quando la produzione di energia supera la domanda, l'eccesso viene immagazzinato nelle batterie; una volta che le batterie sono completamente cariche, l’energia in surplus viene convertita in idrogeno, tramite un processo di elettrolisi, e conservata nel serbatoio. Quando la produzione di energia solare non è sufficiente, come accade durante la notte o nei giorni nuvolosi, l’energia viene fornita direttamente dalle batterie e dalla cella a combustibile alimentata dall’idrogeno.

Figura 2: Schema di funzionamento (Fonte: ScienceDirect)

I risultati dello studio si sono rivelati estremamente promettenti. Il sistema, infatti, oltre a garantire l’indipendenza energetica della casa per tutto l’anno, ha ridotto significativamente il costo dell’energia, scendendo da 0,86 €/kWh a 0,34 €/kWh, con un risparmio annuo stimato di circa 1170 €. I numeri dimostrano che l'autonomia energetica è tecnicamente fattibile ed anche economicamente vantaggiosa nel lungo termine. Tuttavia, nonostante gli ottimi risultati, restano ancora dei limiti tecnici per una implementazione di questo sistema su larga scala. Nello specifico, le limitazioni riguardano i costi iniziali per l'installazione del sistema, ancora troppo elevati; inoltre, sussistono alcuni problemi legati allo spazio necessario per i componenti, alla sicurezza dello stoccaggio dell’idrogeno ed ai costi di manutenzione del sistema. Da non sottovalutare poi, che è fondamentale sviluppare normative precise e standard per garantire un’installazione sicura nelle abitazioni private. La ricerca ha evidenziato come la nostra dipendenza dai sistemi energetici centralizzati possa essere superata e, nel prossimo futuro, la possibilità di avere case autosufficienti dal punto di vista energetico potrebbe diventare la norma.

Per rendere questa tecnologia accessibile su larga scala, sarà tuttavia necessario un ulteriore passo avanti in termini di ricerca per ottimizzare l’efficienza dei sistemi e ridurre i costi. Essere completamente autonomi dal punto di vista energetico è un'idea che oggi appare rivoluzionaria, ma non dovrebbe essere percepita come irrealizzabile. Nonostante le inevitabili sfide da affrontare, possiamo immaginare un futuro più o meno lontano in cui l'energia sarà completamente sotto il nostro controllo, senza il timore di blackout o improvvisi rincari dei prezzi dell’elettricità.