Nuove soluzioni per l’energia pulita grazie alla simulazione multifisica

-PUBBLIREDAZIONALE-

Tra gli obiettivi dell’Unione Europea in materia di ambiente, energia e clima c’è la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra di almeno il 55% rispetto al 1990. Per raggiungere questo traguardo, è necessario che si verifichi un’accelerazione della diffusione delle energie rinnovabili e pulite. Per quanto riguarda l’idrogeno, in particolare, il progetto REPowerEU dell’Unione Europea esprime l’obiettivo di 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile prodotto internamente e 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile importato entro il 2030, da destinare ai trasporti e ai settori industriali difficili da decarbonizzare.

Anche l’Italia si sta impegnando per procedere lungo questo percorso e sta assistendo a una crescita innegabile: nel 2023 il contributo delle fonti rinnovabili al mix elettrico è stato del 36,8% e la crescita della produzione elettrica da fonti rinnovabili è aumentata del 26,3% rispetto all’anno precedente. Rispetto all’idrogeno, la strategia italiana contempla l’obiettivo di produrre 700mila tonnellate di H2 al 2030, 5 GW di elettrolizzatori e generare 10 miliardi di investimenti.*

Le sfide per un’energia sempre più verde

Per crescere sempre di più e puntare risolutamente agli obiettivi, ricercatori e ingegneri continuano a lavorare per migliorare l’efficienza delle tecnologie esistenti e mettere a punto nuove soluzioni innovative per la produzione di energia pulita. Dall’energia solare a quella eolica, dall’energia mareomotrice alle tecnologie dell’idrogeno, sarà necessario migliorare ancora la praticità, la sostenibilità economica e l’accessibilità delle soluzioni energetiche verdi.

Si tratta di un percorso costellato di sfide, su più livelli. Le turbine eoliche, ad esempio, devono essere protette dai fulmini e la loro manutenzione può essere impegnativa e costosa, per cui è fondamentale che i componenti abbiano una lunga durata. Inoltre, molte fonti di energia rinnovabile, come l’energia solare, sono disponibili a intermittenza, il che richiede lo sviluppo di una nuova tecnologia per le batterie. La creazione di nuove tecnologie comporta anche un’attenta valutazione del loro impatto ambientale, per evitare di creare nuovi problemi.

Il ruolo chiave della simulazione multifisica

Quando ingegneri e scienziati si trovano ad affrontare queste sfide, la simulazione multifisica si rivela un ottimo alleato. Un software di simulazione multifisica può essere di grande aiuto, per esempio, per migliorare lo stoccaggio dell’energia elettrica rinnovabile, grazie alla modellazione di dispositivi quali elettrolizzatori e batterie. Un altro aspetto rilevante è la gestione termica di dispositivi e sistemi: in questo ambito, la modellazione multifisica consente di integrare nella progettazione di un prodotto l’analisi delle variazioni di temperatura, che possono per esempio influenzare le prestazioni chimiche delle batterie o danneggiare i componenti elettronici. Sono centrali per il settore delle rinnovabili anche la modellazione dell’interazione fluido-struttura e dell’irraggiamento solare.

In generale, grazie alla modellazione è possibile valutare e testare ogni progetto in un ambiente virtuale e ottimizzarlo per raggiungere obiettivi specifici, sia nel campo della produzione che dell’immagazzinamento dell’energia verde.

Un ebook dedicato alla simulazione per l’energia pulita

Per raccontare come questo sia possibile, COMSOL ha pubblicato un ebook gratuito, che raccoglie sei casi concreti in cui la simulazione ha contribuito a un progresso tecnologico nel campo dell’energia pulita: si parla di turbine idrauliche, celle a combustibile, cavi ad alta tensione, impianti eolici e altro ancora.

In tutte queste storie, ingegneri e scienziati hanno sfruttato la simulazione multifisica per dare vita ai loro progetti più innovativi, ognuno dei quali ha contribuito al cammino verso soluzioni energetiche pulite e verso un futuro più verde.

Scarica gratuitamente l’ebook: https://www.comsol.it/c/fpnx

* Cristina Maggi, direttrice H2IT: https://www.infobuildenergia.it/approfondimenti/idrogeno-verde-in-italia/