《Renewable Energy》：Photovoltaic-driven electrolysis and lignocellulosic biomass gasification to enhance renewable fuel production in Italian biogas plants
Fabrizio Rainone|Dario Colombari|Simone Rossi|Andrea Rossetti
RSE S.p.A. – 能源系统研究，TGM部门（发电技术和材料），54 v. Rubattino，20134 米兰，意大利
摘要
实现能源部门的脱碳需要结合可再生能源资源并整合燃料生产技术。本研究评估了光伏驱动的电解技术和生物质气化技术，旨在提高沼气厂的燃料产量。通过分析这些技术对意大利沼气行业的全国性影响，评估了其燃料生产的潜力。此外，还分析了所产生燃料的成分，以用于未来的行业耦合研究。进行了空间分析，以评估2010年现有沼气厂内可用于光伏安装的可用表面面积以及意大利生物质资源的区域分布。结果表明，最多可安装893兆瓦的光伏发电容量，由此可生产19.6千吨/年的绿色氢气。将生物质气化技术和合成气与沼气结合使用被认为是另一种可行的方法来利用木质纤维素生物质。分析显示，气化技术可分别将500千瓦以下和2兆瓦以上的沼气厂的能源产量提高100%和52%。尽管北部地区的能源资源较少，但其额外能源生产潜力最大，都灵省的绿色氢气产量最高，可达1.29千吨/年。本研究中的方法论和结果为优化沼气厂运营和最大化可再生能源生产提供了数据支持，从而有助于向可持续和低碳能源生产系统过渡。
章节摘录
引言
在满足日益增长的全球能源需求的同时减少温室气体（GHG）排放是能源行业面临的主要挑战[1]。针对这一问题，提出了不同的技术路径，这些路径考虑了当前的气候变化情景以及迫切需要采取的脱碳措施[2]。其中一些路径旨在实现从碳基燃料向风能和太阳能等可再生能源的完全转型[2]、[3]。
数据来源和工作流程
对意大利沼气厂的特征、能源生产潜力及资源可用性的评估基于来自不同数据源的信息。用于沼气厂特征描述的主要数据集是GSE AtlaImpianti数据库[39]，该数据库提供了意大利现有沼气厂的名义电力容量、地理分布和运营状态的详细信息。此外，基于GSE数据库的分析还
选定案例研究的电力和氢气生产
图4显示了三个选定案例研究的年总发电量和氢气产量。位于意大利北部的发电厂产量较低（< 8吨H2/年），这主要是由于意大利中部和南部的年辐照度水平高于北部[72]、[73]、[74]（如表2所示）。
此外，图4还展示了典型夏季和冬季（6月21日）的每小时氢气产量
结论
本研究初步评估了在意大利沼气厂中整合光伏驱动电解技术和木质纤维素生物质气化的可行性，目的是提高可再生燃料产量并支持行业的长期可持续发展。对可用资源和工厂的空间评估揭示了沼气厂密度和主要资源可用性之间的显著差异。意大利北部的氢气产量最高
CRediT作者贡献声明
Dario Colombari：撰写——初稿、可视化、验证、方法论、调查、形式分析。Fabrizio Rainone：撰写——初稿、验证、方法论、调查、形式分析。Andrea Rossetti：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金筹集、概念构思。Simone Rossi：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、调查
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究是在国家恢复与韧性计划（PNRR）- 任务2 - 组件2 - 投资3.5：“氢能研发”的背景下进行的，该计划由欧盟-NextGenerationEU资助，并根据生态转型部于2022年6月27日批准的运营研究计划（POR）实施。
