Tel: 075 5051704 - Fax: 178 2206856 - segreteria@ipassnet.it

Celle a Combustibile

Le Celle a Combustibile (Fuel Cells, FC) sono generatori elettrochimici in cui, un “combustibile” (tipicamente idrogeno ma anche combustibili come il metano e il metanolo da cui l’idrogeno deve essere estratto con un particolare procedimento) e un ossidante (ossigeno o aria) producono corrente elettrica continua, acqua e calore.

I rendimenti di conversione sono maggiori rispetto a quelli delle macchine termiche tradizionali in quanto non vi sono cicli termodinamici intermedi.
A differenza delle comuni pile le FC operano in maniera continua finché al sistema viene fornito “combustibile” (idrogeno o un combustibile ricco di idrogeno) ed ossidante (ossigeno o aria).

I principali vantaggi di questo tipo di dispositivi sono:
•elevata efficienza;
•emissioni zero utilizzando idrogeno ed emissioni ridottissime utilizzando altri combustibili;
•semplicità meccanica;
•assenza di vibrazioni;
•assenza di rumorosità;
•ridotta manutenzione;
•possibilità di cogenerare con rapporti elettricità/calore superiori rispetto agli impianti CHP (Combined Heat and Power: Impianti di cogenerazione ovvero generazione simultanea o sequenziale di due diverse forme di energia: elettricità, calore e/o freddo) convenzionali.

E’ opinione diffusa a livello mondiale che le celle a combustibile sono una delle tecnologie-chiave per affrontare la sfida della produzione energetica “sostenibile”. Esse costituiscono un ponte tra l’attuale economia fondata sullo sfruttamento di fonti energetiche esauribili (combustibili fossili) e quella che pone le basi per un più diffuso utilizzo delle fonti non nucleari rinnovabili (idroelettrica, geotermica, solare fotovoltaica e termica, eolica, biomasse e biogas).
In questo contesto, infatti, le FC costituiscono elemento essenziale per lo sviluppo dell’impiego di idrogeno come “vettore energetico” ottenibile anche a partire da fonti rinnovabili.

Attualmente, lo stato di sviluppo delle FC è differente a seconda delle diverse tipologie di ciascun sistema (celle alcaline, ad acido fosforico, polimeriche, a carbonati fusi, ad ossidi solidi). Tutti questi sistemi necessitano di ulteriore riduzione dei costi e in questo contesto appare particolarmente rilevante la scelta del combustibile più funzionale (idrogeno o a base di idrogeno); dal giusto abbinamento tra combustibile e tecnologia di conversione dipendano compatibilità ambientale, affidabilità e prestazioni dei sistemi a FC.

Le FC possono utilizzare, oltre all’idrogeno (puro ovvero ottenuto per conversione catalitica), un’ampia gamma di combustibili gassosi quali, ad esempio, il gas di sintesi da gassificazione di biomasse.

Nel campo delle FC operanti a temperature elevate, le celle a combustibile a carbonati fusi (Molten Carbonate Fuel Cell – MCFC) presentano prerogative interessanti che ne potrebbero permettere l’affermazione nel settore residenziale:
•bassi costi di realizzazione del prodotto industrializzato;
•elevato grado di tollerabilità delle impurezze che consente l’alimentazione diretta con il metano della rete o distillati leggeri;
•Reforming interno del combustibile (metano o distillati leggeri).

La disponibilità di un sistema a MCFC in ogni abitazione consentirebbe al singolo utente di diventare produttore, così come avviene per i tetti fotovoltaici. Mettendo “in rete” l’elettricità nei periodi di minor utilizzo, il surplus potrà essere sfruttato ed ottimizzato nella maniera più opportuna sotto una gestione centralizzata.
Progettando opportunamente la macchina, il sistema di gestione e controllo interfacciato con la rete, sulla base delle indicazioni dell’utente potrà fornire, nei momenti della giornata congrui con l’impiego domestico, potenza all’esterno nella misura richiesta dalla “rete”.

Le FC di piccola taglia, ad alta temperatura, presentano un utilizzo molto interessante nei casi in cui l’utenza sia ubicata in siti isolati non elettrificati (ad esempio, fattorie, piccoli caseifici, alpeggi) o in siti ove per eventi climatici la gestione e manutenzione delle linee elettriche risulti costosa ed intempestiva (si pensi alla fascia alpina e a quella appenninica ove è frequente durante l’inverno l’interruzione delle linee elettriche per neve e ghiaccio).

Ricadono all’interno di questa applicazione quelle utenze isolate, di carattere pubblico, quali ad esempio: le postazioni di controllo del territorio e monitoraggio ambientale, gli innumerevoli siti storici, archeologici e paesaggistici ove sono previsti foresterie, guardianie e locali con necessità di controlli termoclimatici per la corretta conservazione dei beni. In questi siti, sovente, l’assenza d’impatto visivo dovuto alle linee elettriche in superficie costituisce valore aggiunto.

Fornire ad una utenza isolata un sistema di produzione di energia elettrica autonomo efficiente e silenzioso (i gruppi elettrogeni con motore a scoppio hanno bassi rendimenti ed alta rumorosità, gli impianti a pannelli solari per potenze di 5-10 kW sono poco competitivi) consente, in termini di risparmio, se rapportati alla realizzazione del collegamento elettrico, una prospettiva conveniente sia per l’utente stesso sia per l’ente elettrico (i costi per la realizzazione di linee aeree sono mediamente 20.000 euro/km per la bassa tensione e 40.000 euro/km per la media).

Nonostante i molteplici vantaggi derivanti dall’applicazione delle celle a combustibile a carbonati fusi, l’accesso di tali sistemi al settore residenziale è stato finora ostacolato dal fatto che lo stato della tecnologia MCFC è limitato a taglie superiori ai 100 kW.
Questo a causa del problema dell’autosostentamento caratteristico delle piccole taglie (da pochi kW a decine di kW).

Le principali attività di IPASS SCARL riguardano lo studio, lo sviluppo e la prototipazione di un’innovativa tipologia di cella a combustibile, unica nel panorama mondiale, basata sulla tecnologia dei carbonati fusi e sulla geometria cilindrica di taglia idonea ad applicazioni cogenerative residenziali (1-5 kW) in grado di essere alimentata dal gas di rete e con efficienze paragonabili a quelle delle nuove centrali di ciclo combinato (50% circa).
Tale attività ha portato alla realizzazione di 3 prototipi e alla collaborazione con istituzioni quali Ministeri ed Università.

La tecnologia IPASS SCARL è coperta da brevetto.
I principali elementi di innovatività introdotti sono la geometria cilindrica compatta, il reforming interno indiretto, l’originale percorso dei gas.

I principali benefici introdotti dalla tecnologia IPASS SCARL sono:
•elevata efficienza elettrica;
•minimizzazione delle dispersioni termiche verso l’esterno, grazie sia alle proprietà intrinseche della geometria cilindrica, che alla più agevole coibentazione cui si presta (capacità di autosostentamento termico);
•possibilità di alimentazione con diversi tipi di combustibili tra cui metano di rete;
•elementi a disco di superficie ridotta che consentono l’adozione di una tecnica di formatura, lo stampaggio ad iniezione, che ben si presta a produzioni di larga scala;
•elevata durata;
•tenuta dei gas tra i diversi piatti meno problematica grazie all’assenza degli spigoli ed alla simmetria che permette di ripartire in modo uniforme lo sforzo di compressione sull’intera superficie di contatto;
•modularità consentita dalla presenza di manifolds interni;
•possibilità di cogenerazione a partire dai 2,5 kW.

IPASS SCARL è risultata vincitrice di un concorso per il quale gli è stato messo gratuitamente a disposizione uno stand alla fiera internazionale di Hannover “Hydrogen and Fuel Cells 2006” dove esporre i propri prototipi innovativi (LASCIARE LINK COME VECCHIO SITO).

Per quanto detto precedentemente, IPASS SCARL costituisce uno fra i più autorevoli interlocutori a livello italiano ed europeo nel settore dell’idrogeno e delle celle a combustibile per uso stazionario.

INSERIRE LINK ALLE BROCHURE IPASS

Qualità