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Celle a combustibile per una cogenerazione ad alta efficienza
Cogenerazione in dispositivi elettrochimici ad alta efficienza
Massimiliano Della Pietra - ENEA
Sommario
Celle a combustibile per una cogenerazione ad alta efficienza sono generatori elettrochimico che convertono l'energia chimica di un combustibile (contenente idrogeno) e di un ossidante (contenente ossigeno) in energia elettrica.
Celle a combustibile: principi di funzionamento
Le FC sono in grado di coprire una vasta gamma di utilizzi finali mantenendo elevate efficienze di conversione:
- Sono (co)-generatori molto performanti con picchi di efficienze elettriche del 60%;
- Nessuna combustione H2O unico prodotto di reazione;
- Hanno un basso impatto ambientale non emettendo NOx e SOx;
- Possono operare in modalit reversibile (elettrolisi da fonti rinnovabili);
- Modulari;
- Silenziose.
Celle a combustibile: classificazione
- PEFC;
- SOFC;
- MCFC.
Celle a combustibile a bassa temperatura per applicazioni stazionarie
Back-up power e gen-sets - Fuel cell tipicamente alimentate da H2 o metanolo.
- Mercati di riferimento: telecom towers e data centres, e sopratutto dove preminate l'utilizzo di tecnologie a basso
Impatto ambientale;
- PEMFC vs Diesel IC generator e batterie.
Large Prime Power - SOFC e MCFC hanno il grande vantaggio di poter essere alimentate direttamente da gas naturale e utilizzate come generatori di potenza. In Europa l'applicazione limitata, mentre molto comune in US e Asia, per i data center o grandi campus.
- Sono (co)-generatori molto performanti con picchi di efficienze elettriche del 60%;
- Nessuna combustione H2O unico prodotto di reazione;
- Hanno un basso impatto ambientale non emettendo NOx e SOx;
- Possono operare in modalit reversibile (elettrolisi da fonti rinnovabili);
- Modulari;
- Silenziose.
Celle a combustibile: classificazione
- PEFC;
- SOFC;
- MCFC.
Celle a combustibile a bassa temperatura per applicazioni stazionarie
Back-up power e gen-sets - Fuel cell tipicamente alimentate da H2 o metanolo.
- Mercati di riferimento: telecom towers e data centres, e sopratutto dove preminate l'utilizzo di tecnologie a basso
Impatto ambientale;
- PEMFC vs Diesel IC generator e batterie.
Large Prime Power - SOFC e MCFC hanno il grande vantaggio di poter essere alimentate direttamente da gas naturale e utilizzate come generatori di potenza. In Europa l'applicazione limitata, mentre molto comune in US e Asia, per i data center o grandi campus.
Video
Celle a combustibile per una cogenerazione ad alta efficienza
Le celle a combustibile offrono un ampio spettro di potenze (in base alla tecnologia) in combinazione ad un efficienza elettrica molto elevata.
- Fuel cell tipicamente alimentate a gas, forniscono elettricit e calore per utenze residenziali, commerciali ed industriali;
- Range di Potenza: da Micro-CHP alle grandi installazione;
- FC ad alta temperature possono essere alimentate anche da gas da digestione anaerobica o da gasificazione;
- Caratteristiche: alta efficienza, flessibilit, riduzione delle emissioni inquinanti.
Micro Cogenerazione con SOFC e PEM FC
Efficienze totali di conversione superiori al 90%.
Diversi layout di impianto e strategie di utilizzo a seconda della tecnologia FC scelta per la cogenerazione domestica.
La micro-cogenerazione:
- Per quel che concerne il settore della microcogenerazione, il Giappone e l'Europa sono leader sia nel mercato che per le attivit di ricerca e sviluppo;
- Il Giappone leader negli impianti di micro cogenerazione (programma ENEFARM) con oltre 360.000 fuel cell installate. Il prezzo di vendita stato ridotto a 7.000 USD/unit (PEMFC) e 8.800 USD/unit (SOFC);
- L'Europa segue con 4100 unit mcro CHP installate, grazie a tre azioni principali (Callux, PACE ed ene.field);
- Per le applicazioni stazionarie di grande taglia, gli Stati Uniti hanno una capacit installata di 500 MW; la Corea mantiene la leadership per i sistemi PAFC nel 2020, 210 MW in funzione e altri 223 MW in costruzione.
L'esperienza di ENE-FARM in Giappone
Giappone leader negli impianti di micro cogenerazione (programma ENEFARM), con oltre 360.000 sistemi FC installati al 2020.
L'effetto del programma ene-farm sul mercato interno dei sistemi FC per micro CHP stato quello di diminuire i costi di
produzione grazie agli effetti dell'economia di scala.
Conclusioni
Cosa accade in Europa
Il programma PACE della FCH2JU un'iniziativa quinquennale da 90milion idi euro che sostiene 2.800 sistemi di celle combustibile micro -CHP in dieci paesi e coinvolge cinque dei principali sviluppatori europei di micro-CHP.
FC-CHP: Quadro normativo
SUPERBONUS 110%
Acquisto e posa in opera di micro-cogeneratori in sostituzione funzionale (=il generatore termico rimane installato), aventi un PES pari almeno al 20% (PES FC M-CHP >38%), in abbinata ad altri interventi per il miglioramento di 2 classi di efficienza della struttura.
ECOBONUS - detrazione fiscale 65% micro-cogeneratori
Acquisto e posa in opera di micro-cogeneratori in sostituzione funzionale (=il generatore termico rimane installato), aventi un PES pari almeno al 20% (PES FC M-CHP >38%)
ECOBONUS - detrazione fiscale 65% riqualificazione globale
"Interventi di riqualificazione energetica" comprendente qualsiasi intervento o insieme sistematico di interventi che incida sulla prestazione energetica dell'edificio, tra cui anche la cogenerazione
Ristrutturazioni - detrazione fiscale 50%
Spese riconducibili a lavori di ristrutturazione in immobili residenziali
Credito di imposta 6% per beni strumentali
Con la Legge di Bilancio 2020 (Legge 27 dicembre 2019, n. 160) stato introdotto al posto del vecchio super-ammortamento 130% un credito di imposta. 6% in 5 quote annuali.
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Fonte: mcTER Cogenerazione - Verona ottobre 2021 Applicazioni di cogenerazione: opportunit e strumenti per la transizione energetica
Parole chiave: Energia elettrica
