Rispetto alle centrali termiche convenzionali, le celle a combustibile hanno efficienze elettriche molto più elevate fino al 60%, anche per i piccoli impianti. Ciò è vantaggioso dal punto di vista estetico, salubre ed economico poiché viene prodotta molta elettricità di alto valore e poco calore.
Le celle a combustibile fisse sono unità che forniscono elettricità (e talvolta calore) ma non sono progettate per essere spostate. Questi includono cogenerazione (CHP), sistemi di continuità (UPS) e unità di alimentazione primaria.
Generazione di elettricità
Le celle a combustibile stazionarie possono essere utilizzate per l’alimentazione decentralizzata nelle aree off-grid. Il mercato delle applicazioni di alimentazione di backup (BUP) sta diventando sempre più importante. Le applicazioni di backup includono in primo luogo l’alimentazione di emergenza e, in secondo luogo, il gruppo di continuità (UPS).
I gruppi elettrogeni di emergenza sono utilizzati per mantenere il funzionamento in caso di lunghe interruzioni di corrente. In tali casi la commutazione dalla rete di alimentazione viene normalmente (brevemente) interrotta.
I gruppi di continuità, invece, sono utilizzati per proteggere sistemi tecnici altamente sensibili dalle fluttuazioni dell’alimentazione di rete e dalle interruzioni di breve durata, in modo da garantire il funzionamento continuo. Gli ambiti di utilizzo comprendono in particolare le telecomunicazioni e i sistemi IT, come le torri radio oi centri di elaborazione dati.
Rispetto alle centrali termiche convenzionali, le celle a combustibile hanno efficienze elettriche molto più elevate fino al 60%, anche per i piccoli impianti. Ciò è vantaggioso dal punto di vista estetico, saluibre ed economico, poiché viene prodotta molta elettricità di alto valore e poco calore.
Durante il funzionamento, i backup delle celle a combustibile sono caratterizzati dai seguenti vantaggi: lunga durata e funzionamento autonomo, bassi costi di manutenzione dovuti alla mancanza di parti in movimento e generazione di elettricità silenziosa (locale) priva di emissioni.
La capacità di backup delle celle a combustibile stazionarie varia da pochi kW a oltre 1 GWe.
Le celle a combustibile a basso wattaggio
Le celle a combustibile con uscite elettriche a basso wattaggio sono spesso celle a combustibile portatili, che offrono vantaggi in termini di peso rispetto alle batterie e ai generatori ricaricabili. Una varietà di diversi tipi di celle a combustibile viene utilizzata nel settore stazionario, in alcuni casi anche per il raffreddamento. Oltre all’idrogeno, come combustibili vengono utilizzati metanolo, gas naturale e gas di petrolio liquefatto.
Energia domestica
Se, oltre all’elettricità generata, viene utilizzato anche il calore prodotto, il processo viene indicato come cogenerazione (CHP). Se tali impianti sono utilizzati nel settore del riscaldamento domestico, sono anche descritti come impianti di micro-cogenerazione o mini-cogenerazione a causa delle loro minori rese.
Gli impianti di cogenerazione possono essere azionati con due strategie: L’impianto copre la maggior parte della domanda di elettricità o di calore. Se i prezzi dell’elettricità sono alti, è appropriata una modalità di funzionamento basata sull’elettricità. In questo modo, l’acquisto di elettricità dalla rete può essere ridotto al minimo o l’elettricità CHP generata può essere immessa nella rete elettrica e rimborsata.
Il calore prodotto come sottoprodotto della combinazione di calore ed energia viene utilizzato per coprire parte della domanda di calore degli edifici. La modalità di funzionamento principalmente basata sull’elettricità si traduce in una bassa resa termica dai sistemi di riscaldamento a celle a combustibile. Il fabbisogno termico residuo dell’edificio è coperto da un sistema di riscaldamento aggiuntivo, ad es. una caldaia a condensazione.
Per questo motivo, le celle a combustibile sono particolarmente adatte per edifici con un basso fabbisogno di riscaldamento degli ambienti, come edifici a basso consumo energetico o quasi zero. Negli edifici con un fabbisogno di riscaldamento degli ambienti più elevato, vengono utilizzati sistemi di riscaldamento a celle a combustibile ibride, comprendenti una cella a combustibile e una caldaia a condensazione per coprire i requisiti di riscaldamento di punta.
VANTAGGIO DELLE CELLE A COMBUSTIBILE
Le celle a combustibile stazionarie nella gamma di potenza fino a 10 kWe sono generalmente celle a combustibile PEM o SO. L’intervallo di potenza della cogenerazione tipico per case e condomini è compreso tra 0,7 e 5 kWe. Se i sistemi di celle a combustibile vengono utilizzati con gas naturale come combustibile, è possibile utilizzare un’infrastruttura di gas naturale esistente.
Tuttavia, il carburante deve essere prima riformato. Nel caso delle celle a combustibile PEM, il reforming avviene esternamente. A causa delle temperature più elevate, il reforming interno è possibile nelle celle a combustibile SO.
Probabilmente il più grande vantaggio delle celle a combustibile rispetto ai processi di potenza termica è la conversione elettrochimica diretta durante la generazione di elettricità e calore e la maggiore efficienza elettrica associata. In modalità combinata, ovvero elettrica e termica, le celle a combustibile possono raggiungere efficienze fino al 95%.
L’efficienza elettrica arriva fino al 45%. Inoltre, i sistemi a celle a combustibile sono caratterizzati da un’elevata efficienza su tutti i punti di carico, sono silenziosi, hanno bassi costi di manutenzione e funzionano (localmente) senza emissioni.
Source: www.bioenergyconsult.com
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Per approfondire l’argomento:
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Vedi anche @Hydrogen Europe
