Una soluzione di energia pulita per le abitazioni
I sistemi combinati per energia e calore (CHP) permettono la produzione simultanea di una utile energia termica e di corrente elettrica da una singola fonte combustibile. Il recupero del calore disperso che viene prodotto durante la generazione di energia elimina il consumo di combustibile che sarebbe altrimenti necessario per generare l’energia termica. I sistemi micro-CHP per le abitazioni e gli edifici normalmente usano il gas naturale come combustibile in un motore a combustione interna. Le celle a combustibile a ossido solido (SOFC) rappresentano un’alternativa promettente, ma devono ancora fare i conti con problemi di costo e affidabilità perlopiù legati alle temperature di funzionamento molto alte. I ricercatori hanno avviato il progetto LOTUS (Low temperature solid oxide fuel cells for micro-CHP applications) per sviluppare una tecnologia SOFC che funziona alle temperature più basse possibile in modo da ottimizzare i benefici. Specificamente, le celle anodo supportate (ASC) sono state considerate come l’opzione più promettente per ottenere delle densità energetiche più elevate. Nella prima fase del progetto, il team di LOTUS seguendo un approccio dall’alto verso il basso ha progettato un sistema micro-CHP con una temperatura di funzionamento di 650 °C. Il processo finale per il recupero del calore è stato definito sulla base dei risultati di dettagliati studi sui parametri del sistema e di calcoli relativi alla disposizione. Le stime del modello del sistema assieme ai requisiti tecnici hanno portato alla decisione di convertire parzialmente mediante reforming il gas naturale fornito in gas reformato ricco di idrogeno prima dell’ingresso nello stack di celle a combustibile. L’altra metà del gas fornito verrà convertita internamente mediante reforming per aumentare l’efficienza complessiva. Nella seconda fase di LOTUS, tutti i componenti e sottomoduli sono stati sviluppati in conformità alle specifiche della progettazione del sistema. Lo stack principale delle SOFC incorporava le ASC appena sviluppate. Un modulo compatto per il trattamento del combustibile rende possibile un reforming a vapore controllabile interno allo stack e potenziato dall’aria. Il concetto avanzato di trattamento del combustibile promette un’elevata efficienza elettrica in aggiunta a un rapporto variabile tra energia e calore, che è regolabile indipendentemente dalla produzione di corrente. Infine, i ricercatori hanno integrato un nuovo aspiratore per gli scarichi con un fabbisogno energetico significativamente ridotto durante tutte le fasi di funzionamento. Sia l’installazione che la messa in funzione del prototipo del sistema LOTUS sono state testate in modo approfondito. I risultati dei test mostrano l’attrattiva dei nuovi stack SOFC migliorati da usare con sistemi micro-CHP. L’utilizzo di celle a combustibile per generare sia calore che elettricità combina la produzione di corrente elettrica senza emissioni con un’efficiente ricattura dell’energia termica per una soluzione con energia pulita per le abitazioni e gli edifici residenziali.
Parole chiave
Energia pulita, edifici, tecnologia cella combustibile, energia termica, micro-CHP, SOFC
