La strategia europea della micro-cogenerazione ed il progetto Ene.field

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1 La strategia europea della micro-cogenerazione ed il progetto Ene.field M. Santarelli, P. Leone, A. Lanzini Dipartimento Energia Politecnico di Torino

2 Efficienza energetica in Europa DIRECTIVE 2012/27/EU on Energy Efficiency Member States should carry out a comprehensive assessment of the potential for high-efficiency cogeneration and district heating and cooling. Fonte: SEN 2013 Fuel Cell Group - Dip. Energia 2

3 La micro-cogenerazione in Europa COGEN Europe Position Paper 2013 Micro-CHP A cost-effective solution to save energy, reduce GHG emissions and partner with intermittent renewables. La rapida diffusione di generatori da fonte rinnovabile, per loro natura intermittenti ed imprevedibili, genera una maggiore volatilità del prezzo dell energia elettrica. La micro-cogenerazione può favorire un migliore bilanciamento della rete. Fuel Cell Group - Dip. Energia 3

4 Vantaggi della micro-cogenerazione a FC Fonte: elaborazione del Politecnico di Torino Fuel Cell Group - Dip. Energia 4

5 Target tecno-economici al 2020 Indicatore SoA e Target Fattore di scala Durabilità: vita utile dello stack (hours 1000) 4 Efficienza elettrica: 2 Costo di produzione: (k /kw) 2 Fuel Cell Group - Dip. Energia 6

6 Il progetto dimostrativo ENE-FIELD European-wide field trials for residential fuel cell micro-chp 1000 unità installate in 12 paesi The ene.field project has received funding from the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/ ) for the Fuel Cells and Hydrogen Joint Technology Initiative under grant agreement N o Fuel Cell Group - Dip. Energia 7

7 Il progetto dimostrativo ENE-FIELD Fuel Cell Group - Dip. Energia 8

8 Il progetto dimostrativo ENE-FIELD The ene.field project is the largest European demonstration of the latest smart energy solution for private homes, fuel cell micro-chp. It includes 26 partners including manufacturers, utilities, research institutes and universities and will last 5 years. Demonstration over 3 years in each case. Lifecycle cost assessment, barriers report, commercialization framework. ene.field is expected to cost 53, with 26 million coming directly from the European Union under the Seventh Framework Programme. Fuel Cell Group - Dip. Energia 9

9 I micro-chp di ENE-FIELD Catteristiche tecniche FC technology LT PEM / HT PEM SOFC / IT-SOFC kw electrical 1 kw - 5kW 0.8kW 2.5kW kw thermal 1.4kW - 10 kw 1.4kW - 25kW System efficiency (LHV) 85% - 90% 80-95% Electrical efficiency (LHV) 35% 35%- 40% System type Floor Wall or Floor Certification CE CE Fuel Cell Group - Dip. Energia 10

10 Prime installazioni in ENE-FIELD Installation of the Elcore 2400 system at family Aberl: Jörg Schröter, Schröter Haustechnik (left), Martin Eichelbrönner, Elcore GmbH (right) and family Aberl represented by their last born son. Fuel Cell Group - Dip. Energia 11

11 Il progetto dimostrativo ENE-FIELD PEOPLE (user, installer, maintenance) Interface accessibility, marking Surge protection, wiring, monitoring equipment, etc. GRID NATURAL GAS AIR WATER INLET FLUIDS PROJECT Composition, pressure, connection, etc. SITING FUEL CELL mchp SYSTEM Ventilation, site dimensions, safety, etc. BUILDING Heating system requirements, hot water requirements, piping, etc. Exhaust composition, temperature, condensation, etc. HEAT & HOT WATER EXHAUST Construction permits, preinstallation documents, etc. ADMINISTRATIONS (local, regional, national) Fuel Cell Group - Dip. Energia 12

12 ENE-FARM (Japan) Domestic CHP Japan s Ene-Farm scheme has been one of the world s most successful fuel cell projects. At the beginning of 2012, more than 20,000 subsidy-supported units had been installed in Japan. RCS has not been a barrier to adoption here and it is clear why: the units run on the same town gas the boilers they are displacing do so long as the fuel cell is certified and complies with existing boiler regulations, RCS should not be a prohibitive factor. This principle is true in a global context as well. Domestic fuel cells with external reformers can break the definition of a boiler in some locales, but the majority of domestic fuel cell systems available today have integrated reformers. Fuel Cell Group - Dip. Energia 13

13 ENE-FARM (Japan) The Japanese Ene-Farm scheme should install around 50,000 systems in Hydrogen and fuel cell research funding in Japan topped $240 million in 2012, more than twice the amount being spent by the U.S. Department of Energy. Fuel Cell Group - Dip. Energia 14

14 Investimenti pubblici nel settore FCH Nel periodo , i membri IPHE hanno investito più di 2.5 miliardi dius$ per RD&D nel settore idrogeno e celle a combustibile, ovvero per sussidi alla diffusione tecnologica Fuel Cell Group - Dip. Energia 15

15 Investimenti pubblici nel settore FCH 3,0% 0,2% 3,0% 34,9% 7,0% Commissione Europea 38,9% Francia Germania Islanda 13,0% Italia Norvegia Regno Unito Nel periodo , i membri dell Unione Europea hanno investito circa 1 miliardo di US$. Fuel Cell Group - Dip. Energia 16

16 MW installati nel mondo Si prevedono MW installati per il 2013 (76 % delle unità installate in Asia). La maggior parte sarà nel settore stazionario. Crescita soprattutto in Giappone grazie ad Ene-farm (residenziale), ed in Corea del Sud (generazione distribuita multi-mw). Fuel Cell Group - Dip. Energia 17

17 Business models per gli erogatori di servizi energetici Opportunità per le utility energetiche: 1. Le utilities devono diventare fornitori leader di servizi e prodotti ad alta efficienza energetica. 2. Partnership con enti finanziari (banche) per aiutare il consumatore verso l acquisto o affitto di sistemi ad alta efficienza. 3. Nuove figure professionali come promotori/rappresentanti commerciali ed installatori/manutentori specializzati devono essere create a supporto dei nuovi servizi e prodotti energetici disponibili. McKinsey Quarterly Report, 2012, «Battle for the home of the future: How utilities can win» Fuel Cell Group - Dip. Energia 21

18 Utilizzo del biogas in SOFC Fuel Cell Group - Dip. Energia 27

19 Impianti SOFC + ciclo combinato Kobayashi, Y., et al., Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 2011, Vol. 48 No. 3 Fuel Cell Group - Dip. Energia 29

20 GRAZIE PER L ATTENZIONE andrea.lanzini@polito.it Fuel Cell Group - Dip. Energia 30