A Case-Study Plant for a Sustainable Redevelopment of Buildings Based on Storage and Reconversion of Hydrogen Generated by Using Solar Energy

Abstract

In todays process of decarbonisation and transition to a green economy based on distributed and sustainable energy production, hydrogen is considered the most promising energy carrier, thanks to its multiple properties. It is clean, versatile and has a high combustion efficiency and more importantly, renewable energy could be used as a primary source for hydrogen production near the end use point, making full use of local energy potential. Nevertheless, the current cost of its technology still requires further research and development, necessary to obtain its rapid and effective launch onto the market. Moreover, hydrogen storage and distribution infrastructures, fundamental to make it usable and competitive, are currently lacking.

In this framework, the paper analyses a photovoltaic (PV) system, equipped with hydrogen storage and reconversion subsystems. The technological plant is basically aimed to be easily integrated into buildings for their sustainable redevelopment. At this stage, the presented case study was designed to supply a part of electrical needs of the Mediterranea University of Reggio Calabria.

In brief, starting from the PV generation of electricity, hydrogen is obtained through electrolytic production, which is stored and then reconverted into electricity by using fuel cells. The study clearly meets the main goals of the 2030 Agenda for sustainable development.

Un caso studio di impianto per la riqualificazione sostenibile degli edifici basato sullo stoccaggio e sulla riconversione dell’idrogeno prodotto usando l’energia solare

Nell'odierno processo di decarbonizzazione e transizione verso un'economia verde basata sulla produzione di energia distribuita e sostenibile, l'idrogeno è considerato il vettore energetico più promettente, grazie alle sue molteplici proprietà: è pulito, versatile e ha un'alta efficienza di combustione. In particolare, l'energia rinnovabile potrebbe essere utilizzata come fonte primaria per la produzione di idrogeno vicino al punto di utilizzo finale, sfruttando appieno il potenziale energetico locale. Tuttavia, l'attuale costo della sua tecnologia richiede ancora ulteriori ricerche e sviluppi, necessari per ottenere la sua rapida ed efficace penetrazione nel mercato. Inoltre, al momento le infrastrutture di stoccaggio e distribuzione dell'idrogeno, fondamentali per renderlo utilizzabile e competitive, sono ancora lacunose.

In questo scenario, il lavoro analizza un sistema fotovoltaico (PV), dotato di sottosistemi di stoccaggio e riconversione dell'idrogeno. L'impianto tecnologico è pensato per essere facilmente integrato negli edifici per una loro riqualificazione sostenibile; in questa fase, il caso di studio testato era finalizzato alla alimentazione di una parte delle utenze elettriche dell'Università Mediterranea di Reggio Calabria.
In breve, a partire dalla generazione fotovoltaica di elettricità, l'idrogeno viene ottenuto attraverso la produzione elettrolitica, immagazzinato e poi riconvertito in elettricità utilizzando le celle a combustibile. Lo studio è chiaramente in linea con i principali obiettivi dell'Agenda 2030 per uno sviluppo sostenibile.