Sviluppo della Filiera dell'Idrogeno a Supporto della Gestione Ottima di un Sistema di Trigenerazione con Overproduzione da Fotovoltaico

This thesis presents an optimal management strategy of energy flows for a Combined Cooling Heat and Power (CCHP) plant with a substantial over production from photovoltaic through an hydrogen storage system. The scope is to show how to support an industrial application of "green" hydrogen from an energy management and decarbonation standpoint. First of all a comparison of the main hydrogen production techniques is presented. A black-box model investigates the chemical-physical characteristics of the energy and mass balances of each process and the results obtained are validated by the literature. Then a real case study on a dairy firm consuming electricity, heat and cooling energy is investigated and two possible configurations are proposed for the development of the hydrogen value chain. The first consists of a CCHP plant without energy storage(C1) , while the second (C2) integrates it with a Hydrogen Energy Storage System (HESS), sized differently (M1, M2, M3). From results green hydrogen (C2-M3) allows excellent savings in terms of energy, carbon reduction and economics in summer, while in winter time such value is mainly obtained on economics and carbon reduction, as it is slightly less convenient in terms of energy savings, with respect to C1.

Questa tesi presenta una strategia di gestione ottima dei flussi di potenza per un impianto trigenerativo (CCHP) con una sostanziale sovrapproduzione da fotovoltaico attraverso un sistema di accumulo di idrogeno. Lo scopo è quello di mostrare come supportare un'applicazione industriale dell'idrogeno "verde" dal punto di vista della gestione dell'energia e della decarbonizzazione. Viene innanzitutto presentato un confronto tra le principali tecniche di produzione dell'idrogeno. Un modello black-box indaga le caratteristiche chimico-fisiche dei bilanci energetici e di massa di ciascun processo ei risultati ottenuti sono validati dalla letteratura. Quindi viene studiato un caso di studio reale su un'azienda casearia che consuma energia elettrica, termica e frigorifera e vengono proposte due possibili configurazioni per lo sviluppo della catena del valore dell'idrogeno. Il primo è costituito da un impianto CCHP senza accumulo di energia (C1), mentre il secondo (C2) lo integra con un sistema di accumulo di energia a idrogeno (HESS), di diverse dimensioni (M1, M2, M3). Dai risultati l'idrogeno verde (C2-M3) consente di ottenere ottimi risparmi in termini di energia, emissioni di CO2 e costi energetici, mentre in inverno tale risultato si ottiene principalmente per i costi e le emissioni, in quanto la configurazione C2 risulta leggermente meno conveniente in termini di risparmio energetico , rispetto alla configurazione C1.