produzione di energia elettrica con sistemi a celle ... - Il Saturatore

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alcuni casi studio Per effettuare con cura la simulazione e quantificare i costi dell’impianto ibrido proposto si sono calcolati i carichi termico ed elettrico di una palazzina realmente esistente. Si è anche valutata la possibilità di effettuare il condizionamento estivo dell’edificio ricorrendo al recupero del calore di scarto della Pila a combustibile utilizzando una macchina ad assorbimento, pratica che, per le condizioni di funzionamento della Pila e per gli eccessivi carichi termici estivi, non risulta essere fattibile per le condizioni proposte (sito remoto non connesso alla rete di distribuzione elettrica in BT). L’impianto esaminato è composto da un impianto fotovoltaico e da una Pila a combustibile collegate ad una linea elettrica (che funziona a 220 V) che alimenta l’edificio in configurazione Stand-Alone. Quando vi è esubero di energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico questa viene immagazzinata sotto forma di idrogeno a mezzo di un elettrolizzatore. Si è simulato il comportamento del sistema edificio-impianto utilizzando come variabile sensibile per l’ottimizzazione l’area del campo fotovoltaico, in modo tale valutare tutte le possibili configurazioni d’impianto. Quando la variabile assume il valore nullo (A=0) si ha come caso particolare il funzionamento di un sistema non ibrido che utilizza solamente la Pila a Combustibile. 184 Fig. 104 - Schema d’impianto di Sistema Integrato Combustibile-Fotovoltaico per funzionamento in Stand-Alone In figura 104 è rappresentato lo schema d’impianto del Sistema ibrido Pila a Combustibile - Fotovoltaico per l’alimentazione di un edificio remoto. L’irraggiamento solare e la domanda di energia termica ed elettrica dell’edificio non sempre hanno accordo. Durante le ore di maggior irraggiamento può accadere (dipende comunque dall’estensione della superficie captante installata) che l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico sia esuberante rispetto alla richiesta. Pertanto si presenta la necessità di accumulare il surplus di energia, in modo da poter essere utilizzato durante i periodi di buio, dove per buio si intende l’intervallo di tempo durante il quale l’energia elettrica prodotta dal campo fotovoltaico non è in grado di Walter Morgano Tesi di Dottorato di Ricerca
alcuni casi studio coprire la domanda dell’edificio. Gli impianti tradizionali, motori a combustione interna o microturbine a gas, utilizzano batterie per lo stoccaggio dell’energia elettrica, mentre gli impianti con cella a combustibile hanno anche la possibilità di accumulare l’energia, stoccando idrogeno. Infatti l’energia elettrica prodotta dal campo fotovoltaico può essere trasformata, attraverso un elettrolizzatore, in idrogeno e quindi, questo può essere stoccato in opportuni serbatoi. Inoltre le celle a combustibile, in teoria, possono funzionare anche come elettrolizzatori e quindi, durante le ore di surplus (il carico è già coperto dal campo fotovoltaico) produrre l’idrogeno che verrà utilizzato durante le ore di buio. Ad oggi, comunque, tale tecnologia è in fase di Ricerca e Sviluppo anche se gli ultimi risultati ottenuti in laboratorio fanno ben sperare per una prossima commercializzazione. Fig. 105 - Schema a blocchi dell’impianto PV+FC nel caso “STAND-ALONE” Lo schema a blocchi per l’impianto sottoposto ad esame è rappresentato nella figura 105, nella tabella sono, invece, elencati i singoli componenti. N° COMPONENTE 1 Impianto fotovoltaico 2 Convertitore DC/DC 4 Elettrolizzatore Alcalino avanzato Sistema integrato di purificazione gas in uscita dall’elettrolizzatore (a bassa pressione) e 5 compressore 6 Serbatoio idrogeno 7 Cella a Combustibile PEMFC 8 e 3 Convertitore DC/AC Il campo fotovoltaico (1), in generale, produce una potenza (PFOT) che successivamente viene inviata ad un convertitore DC/DC (2) che provvede a condizionare i parametri elettrici (tensione e corrente) per le specifiche richieste dei successivi componenti. L’eventuale potenza in esubero (PSUR) viene convertita, a meno dei rendimenti dei diversi processi, in un gas ricco di idrogeno che deve essere successivamente purificato (tipicamente l’idrogeno raggiunge concentrazioni del 99,9%) e quindi compresso (5) per essere stoccato in appositi serbatoi (6). Walter Morgano Tesi di Dottorato di Ricerca 185
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