Modellazione e sviluppo di un sistema di accumulo di energia elettrica a idrogeno verde

Abstract

L'obiettivo di questa tesi è sviluppare e ottimizzare un sistema di accumulo di energia a idrogeno per un centro di ricerca. Il sistema sarà in grado di convertire l'elettricità in idrogeno, immagazzinare l'idrogeno e riconvertirlo in elettricità. Per raggiungere questo obiettivo, il sistema includerà un innovativo sistema di stoccaggio dell'idrogeno: verrà utilizzato un sistema d'idruri metallici, una tecnologia che consente d'immagazzinare l'idrogeno a basse pressioni ma ad alta densità. Inoltre, il focus sarà posto anche sullo sviluppo di un sistema di controllo, in grado di gestire in sicurezza non solo il flusso d'idrogeno ma anche l'impianto elettrico, le comunicazioni industriali e la gestione termica. Quest'ultimo argomento è particolarmente rilevante a causa dell'uso di idruri metallici, che richiede la fornitura e la rimozione di calore per rilasciare e catturare l'idrogeno. Verrà sviluppato un modello che rappresenta il sistema progettato e sarà utilizzato per eseguire le prove dei sistemi di controllo. Ciò migliorerà i tempi di consegna e fornirà margini di sicurezza più elevati testando diversi scenari. I risultati di questa tesi forniranno preziose informazioni sul potenziale dell'utilizzo di nuovi sistemi di accumulo di energia a idrogeno per il mercato delle energie rinnovabili in rapida espansione.

The aim of this thesis is to develop and optimize a hydrogen energy storage system for a research center. The system will be able to convert electricity to hydrogen, store the hydrogen, and convert it back into electricity. To achieve this, the system will include an innovative hydrogen storage system: a metal hydride material will be used, a technology which allows the hydrogen to be stored at low pressures but high densities. Furthermore, focus will also be placed on the development of a control system, able to safely manage not only the flow of hydrogen but also the electrical system, industrial communication, and thermal management. This last topic is especially relevant due to the usage of metal hydrides, which requires the supply and removal of heat to release and capture the hydrogen. A model will be developed that represents the projected system and will be used to perform tests of the control systems. This will improve delivery times and provide higher safety margins by testing out multiple scenarios. The results of this thesis will provide valuable insight into the potential of using novel hydrogen energy storage systems for the rapidly expanding renewable energy market.