La flessibilità delle celle a combustibile a ossido solido apre la strada all’economia dell’idrogeno, secondo IDTechEx
Autore: Dr. Conor O’Brien, analista tecnologico presso IDTechEx
Le celle a combustibile potrebbero svolgere un ruolo importante nel futuro della generazione di energia, consentendo la transizione dai combustibili tradizionali a base di idrocarburi a combustibili a basse o zero emissioni. La flessibilità del combustibile delle celle a combustibile a ossido solido (SOFC) offre un vantaggio competitivo rispetto alle celle a membrana a scambio di protoni (PEMFC), attualmente dominanti, che si limitano a funzionare con l’idrogeno. Nonostante il clamore suscitato dall’economia dell’idrogeno, si potrebbe ritenere insensato aspettarsi che nel prossimo futuro si renda disponibile un’imminente e abbondante fornitura di idrogeno verde o blu di elevata purezza, in grado di soddisfare tutta la domanda, il che rappresenta un’opportunità per la SOFC, che non ha bisogno di combustibili.
Il nuovo rapporto IDTechEx “Celle a combustibile a ossido solido 2023-2033: tecnologia, applicazioni e previsioni di mercato“, fornisce una panoramica completa del mercato delle celle a combustibile a ossido solido, compresa una valutazione delle principali tendenze tecnologiche, dei principali attori e include anche previsioni di mercato decennali per la domanda di celle a combustibile a ossido solido (MW) e il valore di mercato (US$), segmentati per aree di applicazione. Nel complesso, IDTechEx prevede che il valore del mercato raggiungerà i 6,8 miliardi di dollari entro il 2033.
Una panoramica delle principali scelte di combustibile per le celle a combustibile a ossido solido, segmentate in base alle emissioni di carbonio. Per ulteriori informazioni sul mercato delle celle a combustibile a ossido solido, consultare il rapporto IDTechEx
Una panoramica delle principali scelte di combustibile per le celle a combustibile a ossido solido, segmentate in base alle emissioni di carbonio. Per ulteriori informazioni sul mercato delle celle a combustibile a ossido solido, consultare il rapporto IDTechEx “Celle a combustibile a ossido solido 2023-2033: tecnologia, applicazioni e previsioni di mercato”. Fonte: IDTechEx
Mentre le PEMFC possono funzionare solo con l’idrogeno, le SOFC possono funzionare con diversi combustibili come idrogeno, GNL, biogas, metanolo, ammoniaca, carburanti elettronici e altro ancora. Il gas naturale liquefatto (GNL) è il combustibile più utilizzato in molte applicazioni, ma non è una soluzione a lungo termine a basse emissioni di carbonio a causa dello slittamento del metano e dei processi di raffreddamento e rigassificazione che richiedono molta energia. L’utilizzo del metano (CH4) produce inoltre CO e CO2 , mentre l’utilizzo del metanolo elimina le emissioni di CO. Tuttavia, nonostante l’etichetta di emissione di gas a effetto serra (GHG), è possibile ridurre le emissioni di ossidi di zolfo, ossidi nitrosi e sostanze organiche rispetto agli impianti alimentati a carbone. Nel settore a zero/basse emissioni di carbonio esistono diversi combustibili, tra cui l’idrogeno, l’ammoniaca e gli e-carburanti. La relativa natura “verde” di questi combustibili dipende fortemente dalla fonte di alimentazione per la produzione dei combustibili – ad esempio, l’ammoniaca verde è prodotta principalmente da idrogeno verde.
Tutti i primi classificati a basse emissioni di carbonio, che secondo IDTechEx sono l’idrogeno, l’ammoniaca e il metano (gas naturale), presentano notevoli svantaggi: l’uso del metano nelle SOFC è considerato a basse emissioni di carbonio rispetto ai motori a combustione diesel o alle centrali elettriche a carbone. Il problema principale dell’idrogeno è la sua bassa densità energetica volumetrica e le temperature di stoccaggio di -263°C, che richiedono molta energia per essere raggiunte e mantenute. L’ammoniaca non richiede la cattura dell’anidride carbonica, ma richiede una nuova infrastruttura di bunker ed è altamente tossica in caso di fuoriuscita. L’ammoniaca verde è un derivato dell’idrogeno verde, quindi prima deve esistere un’abbondanza di idrogeno verde. Un sottoprodotto del metano è il carbonio, il che significa che per ottenere emissioni zero è necessaria la cattura del carbonio, che può essere problematica a causa dei costi aggiuntivi e della complessità. Il metano è l’ingrediente principale del GNL, il carburante alternativo più diffuso con decenni di infrastrutture. Il metano è anche suscettibile di slittamento del metano (boil-off methane), un potente gas a effetto serra, mentre l'”e-methane” si basa sul carbonio proveniente prevalentemente da fonti industriali, che alla fine deve essere eliminato.
Un interessante caso di studio può essere esaminato per le SOFC per applicazioni marine. Nell’ultimo anno è emersa la tendenza delle aziende che producono soluzioni di energia stazionaria su larga scala a guardare al settore marino. Ad esempio, Bloom Energy e Ceres Power hanno stretto partnership o annunciato progetti pilota per esplorare il settore marino, mentre Alma Clean Power si sta concentrando esclusivamente sul settore marino, sviluppando un sistema alimentato ad ammoniaca. Sia l’ammoniaca che il metano sono oggi ampiamente trasportati via mare. Al contrario, l’idrogeno non lo è, il che offre un vantaggio competitivo per l’uso di ammoniaca e metano nel settore marino. Allo stesso tempo, il primo è preferito al secondo per l’assenza di emissioni prodotte dall’utilizzo dell’ammoniaca in un SOFC. 
In un futuro incentrato sull’economia dell’idrogeno, le PEMFC dovrebbero dominare il mercato delle celle a combustibile. Tuttavia, le SOFC offrono interessanti opportunità nel frattempo, pur funzionando con i carburanti e le infrastrutture di condutture oggi ampiamente disponibili. Una valutazione di IDTechEx di quasi 30 SOFC di diversi fornitori disponibili in commercio (o prossimi al lancio) mostra la flessibilità del combustibile delle celle a combustibile a ossidi solidi. Questa flessibilità, ossia la capacità di operare con i combustibili disponibili oggi e domani, fa sì che le SOFC si posizionino come una tecnologia in grado di consentire una transizione nei metodi di produzione di energia, sbloccando al contempo la possibilità di generare energia a emissioni zero utilizzando combustibili come l’ammoniaca.
Per maggiori dettagli sulla tecnologia SOFC, sulle tendenze di mercato e sugli operatori chiave ed emergenti, consultare il rapporto di mercato IDTechEx “Celle a combustibile a ossido solido 2023-2033: tecnologia, applicazioni e previsioni di mercato“. 
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