Fuel Cells: a che punto siamo? Ecco i progetti in corso

Il 21 giugno 2007 il Dipartimento Energia e Trasporti (DET) del Cnr ha firmato con il Ministero delle Attività Produttive (oggi Ministero dello Sviluppo Economico) un accordo di programma per lo svolgimento delle linee di attività previste dal Piano Triennale della “Ricerca di Sistema”, ricerca finalizzata all’innovazione del Sistema Elettrico Nazionale per migliorarne l’economicità, la sicurezza e la compatibilità ambientale, assicurando al Paese le condizioni per uno sviluppo sostenibile. Ma quali sono queste ricerche e a che punto sono? Vediamole insieme.

I PROGETTI
I progetti attivi sono 5 e riguardano attualmente:
1. Celle a combustibile per applicazioni stazionarie cogenerative;
2. Valutazione e utilizzazione dei biocombustibili ottenuti da residui o scarti agricoli di scarso valore intrinseco e di alghe per l’applicazione in impianti di cogenerazione basati su microturbine;
3. Tecnologie innovative per migliorare le prestazioni ambientali delle centrali a polverino di carbone;
4. Utilizzo di energia solare per il condizionamento estivo;
5. Sistemi elettrochimici per l’accumulo dell’energia.

LE CELLE A COMBUSTIBILE (FUEL CELLS)
Nell’ambito del punto 1 il progetto si propone di valutare le diverse tecnologie di celle a combustibile (Fuel Cells) per la cogenerazione di energia elettrica e calore, allo scopo di fornire una fotografia della situazione attuale e una proiezione che tenga conto dello sviluppo ed ottimizzazione dei diversi tipi di cella.
Cos’è una cella a combustibile? Si tratta di un dispositivo elettrochimico che, alimentato con idrogeno ed ossigeno, permette di ottenere direttamente elettricità, senza che avvenga alcun processo di combustione termica e senza parti in movimento. Come prodotto del processo si ottiene acqua, con sviluppo di calore. La cella a combustibile può essere pertanto utilizzata come impianto di cogenerazione, cioè per la produzione contemporanea di elettricità e calore.

VANTAGGI DELLE FUEL CELLS
Perché utilizzare questa tecnologia. Le problematiche legate ai cambiamenti climatici e all’approvvigionamento energetico hanno generato nell’ultimo decennio un’evoluzione dei mercati energetici. Accanto alla presenza di grandi società fornitrici di combustibili ed elettricità, si sta assistendo allo sviluppo di piccole società di servizi, flessibili ed efficienti, aventi la funzione di fornire energia decentralizzata, con bassi costi nelle tecnologie di conversione dell’energia. In tale contesto i sistemi di cogenerazione elettrica e termica presentano numerosi vantaggi rispetto a un approccio centralizzato della generazione di energia elettrica. Tra le diverse tecnologie disponibili per la cogenerazione, le celle a combustibile rappresentano una soluzione interessante anche perché sono alimentate con idrogeno, che può essere a sua volta prodotto anche sfruttando fonti energetiche rinnovabili (ad esempio energia solare o eolica).

VANTAGGI PER LE IMPRESE
Il progetto ha come obiettivo la valutazione delle diverse tecnologie di celle a combustibile in applicazioni cogenerative, attraverso la simulazione, la valutazione teorica, la progettazione e la dimostrazione di sistemi, lo sviluppo di nuovi approcci in termini di materiali, componenti e prototipi. L’impianto completo è formato, oltre che dalla cella, da un sistema (detto reformer) per produrre idrogeno, che si può ricavare a partire da vari tipi di combustibile (gas naturale, biogas, ecc.), oppure sfruttando altre fonti energetiche rinnovabili come il solare e l’eolico. Inoltre le celle a combustibile offrono vantaggi quali la varietà di potenza installabile, la minima rumorosità e la buona efficienza energetica. Potenziali utilizzatori: le utenze industriali, commerciali e civili con adeguato fabbisogno di energia elettrica e calore, che può essere fornito da un impianto di cogenerazione. Sono inoltre adatte tutte le utenze isolate, non collegate alla rete elettrica, come le piccole isole, dove potrebbe risultare conveniente un accumulo energetico tramite idrogeno. La diffusione di queste tecnologie potrà portare notevoli benefici ambientali ed economici sia per gli utilizzatori che per il sistema elettrico nazionale.

I SOGGETTI COINVOLTI
Il responsabile scientifico del progetto è Vincenzo Antonucci e partecipano i seguenti Istituti:
CNR-Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia “Nicola Giordano”
CNR- Istituto per l’Energetica e le Interfasi
CNR- Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali
Università di Palermo – Dipartimento di Ricerche Energetiche ed Ambientali
Università di Napoli Federico II – Dipartimento di Ingegneria Elettrica
Università di Cassino – Dipartimento di Ingegneria Industriale
Università di Cagliari – Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Università di Reggio Calabria – Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dei Materiali