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Innovazioni nella produzione rendono più economica e pulita la tecnologia delle celle a combustibile

Con l’accesso al carburante e all’ossigeno, le celle a combustibile generano elettricità in modo continuo, rendendole più efficienti rispetto alla maggior parte delle batterie e promettendo così una nuova era per l’alimentazione e l’approvvigionamento energetico. I costi di produzione si stanno tuttavia dimostrando un ostacolo, per cui un progetto ha deciso di offrire una soluzione.

Tecnologie industriali

Le celle a combustibile convertono l’energia chimica (di solito dall’idrogeno) e un agente ossidante (di solito aria) per generare elettricità. A differenza della maggior parte delle batterie, che contengono i loro elementi reattivi, le celle a combustibile fanno affidamento su una fornitura continua di carburante e ossigeno per mantenere la loro reazione chimica. Le celle a combustibile sono state pubblicizzate come un’opzione altamente efficiente per l’energia domestica o per alimentare i veicoli. Ma una delle sfide chiave per raggiungere un’adozione diffusa è il costo di produzione delle pile a celle a combustibile. Il progetto d’azione SOSLeM per la ricerca e l’innovazione, supportato dall’UE, ha contribuito a creare un nuovo impianto di produzione di pile presso l’azienda SOLIDpower, rendendo il processo di produzione più economico, pulito e intelligente. Più economico, perché il design è stato semplificato con una produzione automatizzata. Più pulito, perché utilizza materiali per la pila con un minore impatto ambientale, oltre a un trattamento ottimizzato degli scarti.

Produzione più economica e più pulita

Il team SOSLeM ha revisionato il design delle cassette che separano ciascun rispettivo segmento della cella a combustibile nella pila a celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC, Solid Oxide Fuel Cells), utilizzando un minor numero di componenti e in un ambiente completamente automatizzato. Le pile sono state quindi controllate prima dell’installazione presso un banco di prova progettato da SOSLeM che, utilizzando le apparecchiature in modo più efficiente, ne ha accelerato le prestazioni. Questo nuovo banco di prova ha inoltre fornito un feedback più dettagliato sulla qualità della pila, migliorando la previsione del probabile comportamento e individuando i settori da migliorare. «Ci siamo trovati davanti a una grande sfida per migliorare i materiali e i processi di produzione, in quanto le SOFC operano ad alte temperature e i materiali tendono a degradarsi più rapidamente con l’aumentare della temperatura», afferma Jan Pieter Ouweltjes, coordinatore del progetto. Prima di apportare modifiche al processo di produzione, il team ha convalidato le modifiche almeno quattro volte in laboratorio in condizioni rappresentative.

Dare potere ai consumatori attraverso la micro-cogenerazione a celle a combustibile

Nell’ambito del progetto PACE (cofinanziato dall’UE), le innovazioni realizzate in SOSLeM sono state adottate per produrre e distribuire una versione beta del prodotto per la micro-cogenerazione di calore ed energia (micro-CHP) di SOLIDpower. PACE è stata istituito per lo spiegamento europeo della cosiddetta «micro-cogenerazione a celle a combustibile» per le case private. Producendo calore ed elettricità nei pressi del punto di consumo, questa soluzione energetica intelligente appare altamente efficiente. L’obiettivo è quello di distribuirla in oltre 2 800 famiglie in 10 paesi entro il 2020. Con il riscaldamento responsabile della metà del consumo energetico dell’Europa, questa tecnologia potrebbe svolgere un ruolo significativo nelle ambizioni di decarbonizzazione. PACE ha in effetti preparato la catena di distribuzione e creato il mercato per le innovazioni produttive di SOSLeM. «Abbiamo raggiunto un vero e proprio punto di riferimento, perché non c’era nulla di preesistente da copiare. Abbiamo anche abbreviato un processo, che normalmente richiede dai 3 ai 5 anni, a non più di 12 mesi, finendo allo stesso tempo l’impianto, l’ingegneria di processo e l’automazione», afferma Bernhard Zwinz, direttore di produzione di SOLIDpower. «Alla fine del 2019 saremo in grado di produrre fino a 25 MW (16 600 pile) all’anno nel nostro nuovo impianto con automazione dell’assemblaggio completamente automatizzata, creando oltre 80 posti di lavoro, con altri generati presso i nostri fornitori di attrezzature e materiali».

Parole chiave

SOSLeM, batterie, idrogeno, celle a combustibile a ossido solido, elettricità, verde, alimentazione, energia, micro-cogenerazione a celle a combustibile, consumatori, fonti rinnovabili

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