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POST COVID-19
Energia
I primi due moduli
dell’impianto SOFC sono
stato attivati nel 2017
all’interno dello stabilimento
SMAT per il trattamento delle
acque reflue di Collegno,
nell'area di Torino, per
garantire la fornitura di circa
il 30% del consumo elettrico
e quasi il 100% del fabbisogno
termico del sito.
Obiettivo finale del progetto,
una volta documentata la
consistenza dei benefici
ottenuti, è quello di proporre
su scala industriale la nuova
tecnologia, che rappresenta
una nuova importante
opportunità tanto per il
mondo della produzione
energetica quanto per quello
dei consumi industriali e
domestici.
D’altra parte, considerato
il fatto che le componenti
utilizzate nel processo
provengono principalmente
da aziende tedesche,
inglesi, italiane, americane
e giapponesi, risulta forte
l’interesse industriale per
questo nuovo mercato che,
grazie anche alle sinergie
attuate dall’Agenzia
europea FCH JU (Fuel
Cells and Hydrogen Joint
Undertaking), pone in primo
piano la cooperazione tra il
mondo accademico e quello
dell’industria.
I VANTAGGI
DEL SOFC
Il Sistema con Celle a
Combustibile ad Ossidi Solidi
(SOFC) che è stato installato
permette di convertire il
biogas prodotto dai fanghi di
depurazione – generalmente
considerato come un rifiuto
- in elettricità e calore con
zero emissioni inquinanti
rilasciate in atmosfera. I
flussi energetici prodotti
permettono inoltre di ridurre
significativamente i costi
operativi dell’impianto (in
particolare l’acquisto di
energia elettrica dalla rete).
I vantaggi del concept
realizzato all’interno del
progetto DEMOSOFC, rispetto
ai tradizionali motori a
combustione interna e
microturbine sono l’elevata
efficienza elettrica (50-55%
da biogas a potenza elettrica,
contro i 35-40% dei motori),
le emissioni senza inquinanti
in atmosfera (zero NOx, SOx,
particolato, VOC, ecc.) e la
modularità.
La tecnologia SOFC presenta
infatti performance stabili
indipendentemente dalla
taglia d’impianto (da unità
a centinaia di kW a, in
prospettiva, MW).
Al fine di verificarne i
vantaggi energetici e
ambientali a fine gennaio
2020 il Politecnico di Torino
ha analizzato i dati del
funzionamento del sistema,
attivo da ottobre 2017. In
due anni e mezzo, l’impianto
ha superato le 10.000 ore
di attività per i due moduli
attualmente installati.
La produzione elettrica totale
che è stata interamente autoconsumata
dal depuratore è
invece pari ad oltre 450 MWh
di energia, che corrispondono
al consumo annuo di 114
famiglie medie composte
da quattro persone. Tale
produzione elettrica ha
consentito un risparmio
economico superiore ai
60.000 euro (energia autoconsumata
dal depuratore e
quindi non acquistata dalla
rete), mentre il recupero di
calore dai fumi ha generato
un risparmio di circa 18.000
euro (espresso come gas
naturale non acquistato dalla
rete).
Per quanto riguarda l’impatto
ambientale, la riduzione
di emissioni del sistema
SOFC rispetto ai motori
a combustione interna è
superiore all’87%. Quindi,
considerando l’intero periodo
operativo dell’impianto
Demosofc fino a gennaio
2020, il sistema SOFC ha
consentito di risparmiare
circa 565 kg di NOx l’anno,
pari alla quantità di emissioni
annue di circa 327 utilitarie di
piccola taglia, e di evitare 34
tonnellate di CO2 , pari alle
emissioni annue di circa 17
auto utilitarie.
La struttura dell’impianto DEMOSOFC
Unità di trattamento del biogas. L'unità include la deumidificazione
del biogas, la rimozione e la compressione dei
contaminanti. Il biogas del sistema, anche se relativamente
pulito rispetto ad altri biocarburanti, contiene ancora acido
solfidrico e silossani, entrambi dannosi per la cella a combustibile.
Questi contaminanti vengono rimossi attraverso un
sistema di assorbimento con carbone attivo. Prima del sistema
di pulizia, il biogas viene raffreddato e l'acqua viene
rimossa in un refrigeratore, al fine di garantire i parametri
di funzionamento ottimale del carbonio. Successivamente,
il biogas viene compresso fino a 4 bar per alimentare il regolatore
di flusso posizionato all'interno dell'unità SOFC. Un
analizzatore di gas, in grado di rilevare sia H2S che silossani,
è installato per misurare online la macrocomposizione e
la concentrazione di contaminanti sia all'ingresso che all'uscita
del sistema di pulizia.
Moduli SOFC. Il sistema è composto da 3 moduli, in grado di
produrre 58 kW AC ciascuno. La quantità totale di potenza
installata è di 174 kWe, in grado di coprire circa il 30% del
fabbisogno elettrico dell'impianto. Il recupero termico dallo
scarico viene utilizzato per coprire parzialmente il carico termico
del digestore anaerobico, con una percentuale che dipende
dalla stagione. I moduli SOFC sono forniti da Convion
e la scheda tecnica garantisce il 53% di efficienza elettrica dal
biogas compresso all'alimentazione CA.
Sistema di recupero del calore. Come accennato, lo scarico
caldo dai moduli SOFC riscalda un circuito d'acqua, in grado
di fornire un riscaldamento parziale ai fanghi che entrano nel
digestore. Un nuovo circuito di recupero del calore è integrato
con uno esistente, in cui il calore è fornito da una caldaia
alimentata da ulteriore biogas o gas naturale dalla rete.
Un sistema di controllo generale, infine, è stato implementato
allo scopo di monitorare costantemente il funzionamento
del sistema, sia in loco che da remoto.
settembre-ottobre 2020 15