Il gruppo di ricerca

Transcript

1 Foto Facoltà

2 Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica Il gruppo di ricerca Area 1-Motori a combustione interna Area 2-Sistemi per l Energia e l Ambiente Prof. Ing. Gustavo Fontana fontana@unicas.it Dott. Ing. Enzo Galloni galloni@unicas.it Dott. Ing. Roberto Palmaccio r.palmaccio@unicas.it Prof. Ing. Salvatore P. Cicconardi cicconardi@unicas.it Prof. Ing. Giuseppe Spazzafumo spazzafumo@unicas.it Dott. Ing. Alessandra Perna perna@unicas.it Dott. Ing. Raffaello Cozzolino r.cozzolino@unicas.it Responsabile Tecnico del Laboratorio Gianni Erme g.erme@unicas.it

3 Attività di RICERCA-Fuel Cells Attività Sperimentale Attività Teorica Sviluppo banchi prova FC (LT-PEMFC/HT- PEMFC) e FP Sperimentazione su stacks di celle polimeriche a bassa temperatura (Nuvera- Denora, NEXA, MARK1030 V3 di Ballard Power System) Sperimentazione su celle polimeriche ad alta temperatura (monocella e stack BASF, Advent) Sperimentazione su unità di generazione dell idrogeno (Steam Reforming del metano) Sperimentazione su sistemi di gassificazione delle biomasse Modellistica termochimica dei sistemi a idrogeno (fuel cells e fuel processors) Sviluppo di modelli di simulazione per la previsione delle prestazioni delle celle a combustibile (LT-PEMFC, HT-PEMFC, SOFC, MCFC) Sviluppo ed ottimizzazione di sistemi di cogenerazione dispersa con celle a combustibile a membrana polimerica (PEM Fuel Cell) per applicazioni commerciali e residenziali Sviluppo modelli di simulazione di sistemi integrati gassificatore biomasse /coal -HTFC

4 Progetti nazionali e internazionali di Cassino Contratto di ricerca con il centro ricerche ENEL-CRTN di Pisa (2002) Generazione distribuita attraverso l'impiego di celle a combustibile a scambio protonico" Concluso Regione Campania -Legge n "Sviluppo di microgeneratori elettrici alimentati ad idrogeno con tecnologia fuel cell per applicazioni mobili di piccola potenza - progetto cofinanziato da Coelmo Energy Systems MISE Bando FIT ENERGIA Progetto di ricerca e sviluppo precompetitivo "Sviluppo di un prototipo innovativo per la generazione dispersa di energia elettrica e termica ad alta efficienza e basso impatto ambientale, basato su celle a combustibile alimentate con idrogeno prodotto da gas naturale. Concluso nel 2009 MISE-RSE Convenzione di Ricerca con ENEA Simulazione stazionaria e dinamica di un sistema cogenerativo da 5 kwel e supporto alla progettazione. Concluso CERSE-RSE Progetti internazionali: nucleare, idrogeno, celle a combustibile (accordo di Programma tra MISE e CNR per le ricerche di sistema) Celle a combustibile per applicazioni stazionarie cogenerative - Gruppo tematico ( ) - Modellistica circuitale delle Fuel Cell (FC) in relazione alle modalità di funzionamento del convertitore statico.

5 Team e struttura del gruppo di ricerca Parthenope Macchine e Sistemi Energetici - Elio Jannelli, PO - Mariagiovanna Minutillo, RC - Giacomo Falcucci, RTD Fisica Tecnica Industriale - Alberto Carotenuto, PO - Nicola Massarotti, PA - Laura Vanoli, PA - Alessandro Mauro, RTD Sistemi elettrici per l energia - Pierluigi Caramia, PA - Antonio Bracale, RC Scienza e tecnologia dei Materiali - Raffele Cioffi, PO - Claudio Ferone, RC - Giuseppina Roviello, RC Dottorandi di Ricerca - Claudio Autorino - Giuseppina De Luca - Grazia Accardo - Rosa Anna Nastro Borse Studio FC-SmartGen - Giancarlo Carlo Nocera - Marco De Lellis - Rosalba Manna - Alessandro Attilio Guido Coppa - Raffaello Cozzolino - Salvatore Tamburrino - Gabriele Ferruzzi - Domenico Frattini - Guido Emanuele Tucci - Francesca Forte - Antonino Giordano - Beatrice Parenti

6 Fuel Cell: principali filoni di ricerca Parthenope Sistemi mobili di generazione Sistemi di accumulo dell energia Sistemi ibridi di poligenerazione Sistemi integrati HTFC / FR Sistemi di concentrazione ed utilizzazione della CO2 Alimentatori portatili Backup power Produzione Energia Elettrica Propulsione ibrida/elettrica Transpallet Sistemi di telecomunicazione Cogenerazione civile Smaltimento/Gassif. rifiuti - Cog.Industriale Produzione distribuita Energia Elettrica Propulsione Navale a basso impatto Emission trading Cella Microbica Smaltimento FORSU/Biomassa e generazione diretta di energia elettrica

7 Team e struttura gruppi di ricerca collegati SOCI: Università di Napoli Parthenope Università di Roma Tor Vergata Technos Reat Aerospace, TEMIS Macchine e Sistemi Energetici - Gino Bella, PO - Luca Andreassi, PA Macchine e Sistemi Energetici - Stefano Ubertini, PA (trasf. Giugno 2012) - Andrea Facci, Assegnista - Laura Tribioli, Assegnista Simulazione termo-fluidodinamica tridimensionale di singole celle e stack Accoppiamento con motori a combustione interna Sistemi energetici con celle ad alta temperatura Ottimizzazione della gestione di impianto. Simulazione e sperimentazione PEM-HT

8 Team e struttura gruppi di ricerca collegati Analisi exergetica di cicli ibridi SOFC-GT Analisi off-design di Cicli SOFC-GT Fisica Tecnica - Massimo Dentice d Accadia, PO -Adolfo Palombo, PA - Francesco Calise, RIC - Annamaria Bunomano, AR Simulazione di cicli ibridi SOFC-GT Analisi 1-D di stack SOFC tubolari Analisi sperimentale di celle SOFC alimentate a gas naturale e biogas Simulazione 1-D SOFC tubolari Sperimentazione di SOFC a gas naturale Sperimentazione di MCFC a landfill gas Test Lab di celle microtubolari (Colorado School of Mines)

9 Progetti nazionali e internazionali del Team PROGETTO PRIN (2005) Studio di fenomeni termofisici, fluidodinamici ed energetici in celle a combustibile ad alta temperatura alimentate con risorse fossili o rinnovabili Concluso PROGETTO CIRA MISE (2008) Studio di Fattibilità di un sistema energetico rigenerativo per la propulsione di velivoli classe HALE Conclusa Fase I Stand-by PROGETTO CIRA LED (2010) Studio preliminare per l applicazione di Fuel Cell come APU per UAV classe Male In corso termine attività prevista per giugno 2013 PROGETTO PRIN (2008) Analisi integrata numerico-sperimentale, prototipazione e caratterizzazione di celle a combustibile ad elettrolita polimerico ad alta temperatura In chiusura PROGETTO PON BANDO RICERCA E COMPETITIVITÀ (2010) FC SmartGEN Celle a Combustibile e Piattaforme ibride di poligenerazione da fonti fossili e rinnovabili In corso termine attività prevista per giugno 2014 PROGETTO CAMPUS (2009) RISE - Ricerca, Innovazione e Sviluppo nel settore Energetico Avviato termine attività prevista per giugno 2014 PROGETTO PON R&C DD 713/RIC. - BANDO DISTRETTI E AGGREGAZIONI (2011) Distretto ad alta tecnologia Smart Power System Aggregazione pubblico-privata - Fuel Cell Lab Avvio previsto per gennaio 2013 durata attività 36 mesi

10 STRATEGY & LA MISSION DEL GRUPPO DI RICERCA HORIZON 2020

11 Aree di intervento MIUR/Regione Campania INTERVENTI ANALIZZATI ATTIVITÀ DI R&S INDUSTRIAL ORIENTED SPECIALIZZAZIONE TECNOLOGICA NETWORKING TRA I SOGGETTI DELLE FILIERE TECNOLOGICHE CAMPUS Progetto RISE PON 2010 R&C Progetto FCSmartGen SMART CITIES Piattaforma Genio (non Finanziata) DAT/LPP Distretto Smart Power Fuel Cell Lab Basso Medio Alto

12 STRATEGIA DEL SETTORE E I NUMERI CAMPANI LE UNIVERSITÁ LE IMPRESE DEL SETTORE ENERGETICO Benevento Avellino Salerno Caserta Napoli LA PROPENSIONE ALLA CREAZIONE D IMPRESA La Regione Campania è la quarta regione italiana per presenza di Dipartimenti che affrontano tematiche relative all ambiente riconducibili alla green economy. Il numero di imprese del settore energetico presenti in regione è pari a Il settore energetico dopo l ICT vede il maggior numero di imprese spin-off attive Fonte: Netval 2011

13 TRAIETTORIE TECNOLOGICHE EMERGENTI DAGLI SdF - FORMAZIONE CLUSTER

14 INDIVIDUAZIONE DEI CLUSTER (Titolo III e II) AEROSPAZIO STRESS (D) DAC (D) TECNOLOGIE PER SMART COMMUNITIES, BENI CULTURALI & EDILIZIA SOSTENIBILE ABACO (A) RITAM (A) COSMIC (A) TRASPORTI TERRESTRI &LOGISTICA DATABENC (D) TEMOTEC (A) DISTECTRA (D) MOST (A) TEST X TRANSPORT (A) MARTE (A) ENERGIA, AMBIENTE &CHIMICA VERDE IDRICA (A) SMART POWER SYSTEM (D) ELIOSLAB (A) FUELCELL (A) TOP-INN (A) GENOPOM (A) BIOCHAMP (A) IMAST (D) BIOSCIENCE (D) BIOTECNOLOGIE & SALUTE DELL UOMO TRIPODE (A) BIOCAM (A) GTP(A) MAREA (A) M2Q(A) Capofila Aggregazione (Titolo III) NUOVI MATERIALI & NANOTECNOLOGIE EHEALTHNET(A) SORRISO (A) GTP (A) Distretto/Laboratorio (Titolo II)

15 LA RETE DI RICERCA DEL CLUSTER Imprese e Consorzi SMART POWER FUEL CELL LAB RISE Progetti PON E.P.R.

16 COMPOSIZIONE DEL CLUSTER Il Cluster è costituito da una composizione articolata. Le numerose imprese di minori dimensioni coinvolte sono affiancate non solo da grandi imprese ma anche da soggetti pubblici che rappresentano le eccellenze tra gli EPR Campani del settore energetico EPR 25% PMI 50% GI 25%

17 SINERGIE IN «CONVERGENZA» IL CLUSTER REGIONALE BIOCHAMP IDRICA SMART POWER SYSTEM ELIOS LAB Rapporti Formalizzati FUEL CELL SVILUPPO DEL NETWORK Sviluppo delle potenzialità del distretto in termini di radicamento nel territorio e rafforzamento delle relazioni con realtà significative in ambito nazionale ed internazionale. PROTOCOLLI DI INTESA Coordinamento con le iniziative analoghe esistenti o in fase di costituzione nelle Regioni della Convergenza, al fine di pianificare l opportuna complementarità ed azione sinergica. Di.T.N.E. Aggregazione «Renew» Università Mediterranea Rapporti in fase di definizione Sardegna Ricerche Fondazione Torino Wireless (Piemonte) HABITECH Energia ed Ambiente (Trentino) Distretto Tecnologico Energia ed Edilizia Sostenibile (Sicilia)

18 ORGANIZZAZIONE DEL CLUSTER CONTRATTO DI RETE ENERGIA, AMBIENTE &CHIMICA VERDE APP APP DAT APP LPP BIOCHAMP IDRICA SMART POWER SYSTEM FUEL CELL ELIOSLAB IMPRESE

19 IL CONTRATTO DI RETE Con il contratto di rete piu' soggetti perseguono lo scopo di accrescere, individualmente e collettivamente, la propria capacita' innovativa e la propria competitivita sul mercato e a tal fine si obbligano, sulla base di un programma comune di rete, a collaborare in forme e in ambiti predeterminati attinenti all'esercizio delle proprie imprese ovvero a scambiarsi informazioni o prestazioni di natura industriale, commerciale, tecnica o tecnologica ovvero ancora ad esercitare in comune una o piu' attivita. I soggetti ammissibili sono: Attori privati ed enti pubblici che hanno per oggetto esclusivo o principale un attività commerciale di cui all art.2201 c.c. (Nessun EPR) Il contratto puo' anche prevedere l'istituzione di un fondo patrimoniale comune e la nomina di un organo comune incaricato di gestire, in nome e per conto dei partecipanti, l'esecuzione del contratto o di singole parti o fasi dello stesso. L organo comune è preposto sia allo svolgimento dell'attività interna all'aggregazione di imprese, sia allo svolgimento dell'attività esterna. L'organo comune definisce le regole interne di partecipazione ed attesta la realizzazione del programma di rete al fine di ottenere gli obbiettivi strategici Il contratto di rete non prevede limiti per quanto riguarda le dimensioni aziendali ed è destinato sia alle grandi imprese che alle PMI. La rete di imprese ha personalità giuridica autonoma.

20 OBIETTIVI E FINALITA DEL CLUSTER ENERGIA, AMBIENTE E CHIMICA VERDE L iniziativa del Cluster Energia Ambiente & Chimica Verde mira ad aggregare e mettere in rete università, istituzioni di ricerca ed imprese per favorire ed accelerare lo sviluppo ed il trasferimento di conoscenze e tecnologie del settore. Il Cluster ha i compito di operare per il consolidamento competitivo, in Campania, delle conoscenze scientifiche e tecnologiche riguardanti l'uso e l integrazione di tecnologie avanzate per la generazione e l accumulo di energia, per l ambiente e per la realizzazioen di prodotti ecosostenibili. Caratteristiche del Cluster Radicamento nel territorio regionale Sinergie in convergenza e nazionali Vocazione Internazionale Complementarietà degli attori e delle azioni di R&S Istituzioni Università Finanza Imprese

21 ORGANIZZAZIONE DEL DISTRETTO SMART POWER LINEE REFERENTI L1 - SMART GRID E LABORATORIO METROLOGICO Prof. A. Pietrosanto L2 - VALORIZZAZIONE ENERGETICA DI BIOMASSA E RESIDUI Prof. P. Salatino L3 - FONTI RINNOVABILI Prof. C. Landi L4 - MICRO GRID IBRIDE CC/AC Prof. A. Del Pizzo L5 - FUEL CELLS - CELLE A COMBUSTIBILE L6 - SMART GENERATION Prof. E. Jannelli L7 - GEO GRID - GEOTERMIA Prof. A. Carotenuto

22 PRINCIPALI ATTIVITÀ E SERVIZI L1 - Smart grid e laboratorio metrologico Metrologia per l'energia e le reti; Metodi, architetture e tecnologie per l ottimizzazione dei flussi di potenza su smart grid in presenza di generatori da fonte rinnovabile non programmabile e carichi modulabili; Strumenti per il controllo proattivo dell assetto di rete in presenza di forte incertezza di esercizio indotta da una elevata penetrazione di generazione di energia rinnovabile; Concettualizzazione di un Enterprise Service Bus basato su tecnologie semantiche per lo sharing di informazioni tra i sistemi che concorrono alla gestione della rete elettrica L2 - Valorizzazione energetica di biomassa e residui Realizzazione di una piattaforma tecnologica per lo sviluppo di sistemi ibridi di generazione e cogenerazione basati sullo sfruttamento integrato di fonti energetiche rinnovabili; Sviluppo di sistemi di cogenerazione da pirolisi-gassificazione di biomasse vegetali e animali e di fanghi da impianti di depurazione L4 - Micro grid ibride CC/AC Studio, Criteri Di Dimensionamento E Sviluppo Di Una Cabina Di Trasformazione Intelligente d interfaccia Microgrid-Rete Pubblica; Strategia di controllo in tempo reale della microrete ibrida; Sistemi di micro-cogenerazione con impianti di storage elettrico centralizzati per impiego in reti locali multiutenza (microgrid) ad elevata efficienza energetica complessiva; Stazione di interscambio di energia tra veicoli ibridi di tipo plug-in e microgrid locale intelligente: apparati elettronici di potenza, linea di distribuzione, strategie di gestione e controllo; Studi di affidabilità attraverso l analisi integrata della continuità dell'alimentazione e della qualità della tensione nelle microreti ibride; Celle a combustibile e sistemi avanzati di accumulo elettrochimico in applicazioni stazionarie ed automotive (trazione ibrida) relative a microgrid. L5 - Fuel Cells Cabina Sistemi energetici fissi di poligenerazione basati su celle a combustibile; Sistemi Energetici Mobili Di Poligenerazione Basati Su Celle a Combustibile. L6 - Smart Generation Sistemi di conversione dell energia da rifiuti industriali; Sistemi di concentrazione ed utilizzazione della CO2; Biosistemi di cattura ed utilizzazione della CO2. L3 Fonti Rinnovabili Microgenerazione eolica I mini idroelettrico Generazione fotovoltaica L7 GEO GRID Geotermia Atlante delle risorse geotermiche in Campania; Metodologie di esplorazione geotermica; Tecnologie e servizi di perforazione; Geotermia a Bassa Entalpia (15 C<T<90 C); Geotermia a Media Entalpia (90 C<T<150 C); Geotermia a Alta Entalpia (T>150 C);

23 VISION DEL CLUSTER: TECHNOLOGY TRANSFER E CREAZIONE D IMPRESA Servizi di incentivazione e supporto ad azioni di technology transfer tra gli attori del distretto e soggetti esterni Promozione delle competenze scientifiche e tecnologiche presenti nel territorio Promozione dello sfruttamento di opportunità di business innovativi economicamente e tecnologicamente integrati con i punti di forza delle imprese regionali Analisi di investimenti per l industrializzazione e l avvio di nuovi prodotti Assistenza alla strutturazione delle idee di impresa e preparazione di business plan Creazione di Impresa Servizi di incubazione per nuove imprese di produzione e servizio ad alto contenuto tecnologico Servizi di advisoring per attivare investitori in Venture Capital e iniziative di fusione d impresa Accompagnamento e negoziazione con investitori in capitali di rischio

24 Siamo qui STATO DI AVANZAMENTO Data Evento Note Pubblicazione Bando Presentazione Domanda e Studio di Fattibilità Approvazione progetto ed Ammissione a fase negoziale - Fase Negoziale con Regione Presentazione Progetto Esecutivo - Pubblicazione Decreto di Concessione - Sottoscrizione del Contratto di finanziamento del Distretto Data ultima per l ammissibilità delle spese progettuali Durata Prj. max 36 mesi -

25 Visione dello sviluppo delle Fuel Cell a livello nazionale ed internazionale - Piano strategico -> ponte tra le tecnologie delle FC e il mercato - Sfruttamento del potenziale ambientale ed economico - Coordinamento nazionale e internazionale di progetti ed interventi - Sinergia tra progetti ed attori per ridurre i costi di sviluppo Trasporti e Sistemi portatili Sistemi stazionari di produzione: cogenerazione residenziale ed industriale Sequestro CO2 e Biosistemi

26 Visione dello sviluppo delle Fuel Cell a livello nazionale ed internazionale Sistemi stazionari di produzione: cogenerazione residenziale ed industriale Trasporti e Sistemi portatili - Sistemi portatili (P<250 W) - Unità di potenza ausiliarie (1-10 kw) con potenze specifiche di 45W/kg a un costo di $1000/kW. Sequestro CO2 e Biosistemi - Sistemi energetici con Fuel cell (HT FC) per la produzione di energia elettrica ad alta efficienza e con separazione e cattura della CO2. - Sistemi bioenergetici con celle microbiche alimentate con rifiuti e reflui organici. - Sistemi per la generazione distribuita e la microcogenerazione (5 kw) alimentati con gas naturale o GPL con efficienze elettriche che raggiungono il 45%, una vita utile di 60,000 ore e un costo di $1500/kW. - Sviluppo di sistemi CHP su media scala (100 kw-3 MW) con efficiente elettriche del 50 % e rendimenti CHP del 90%, una vita utile di 90,000 e un costo di $1500/kW se alimentati con GN e $2000,00 se alimentati a biogas.

27 Sviluppo dell Fuel Cell Sistemi fissi per produzione stazionaria - Sistemi bioenergetici - celle microbiche alimentate con rifiuti e reflui organici - produzione diretta di energia elettrica; - co-produzione energia elettrica/idrogeno e possibile integrazione con altri sistemi; - mercato con grandi marginalità. - Sistemi di micro-cogenerazione (1-5 kw) - per applicazioni residenziali (gas naturale o GPL) - PEM, PEM-HT (breve-medio termine), - SOFC (medio-lungo termine); target: $ /kW; - Sistemi mini-chp per la produzione distribuita (100 kw-10 MW) - integrazione delle fuel cells con sistemi tradizionali (hybrid systems) - MCFC con ICE e MGT a bassissime emissioni di CO 2 (anche attraverso retrofitting); - SOFC/MCFC con MGT/MST ad altissima efficienza. competizione con sistemi poco efficienti; diluizione costi impianto.

28 Sviluppo dell Fuel Cell Sistemi mobili GENERAZIONE STAZIONARIA -Sistemi di micro-generazione mobili (P<1 kw) -applicazioni militari (bassa tracciabilità termica/rumore); -Sistemi di nano-generazione mobili (P pochi W) -grande capacità di accumulo (non c è un problema di costo per unità di potenza); -DMFC (medio-lungo termine) -Unità di potenza ausiliarie (1-10 kw) con potenze specifiche di 45W/kg PEM, PEM-HT (breve-medio termine), SOFC (medio-lungo termine) target: $1000/kW. PROPULSIONE -Pro: mercato di enormi dimensioni e sostenibilità ambientale -Contro (tanti): target $/kw, durabilità, numero e frequenza cicli accensione e spegnimento, accumulo idrogeno o generazione a bordo

29 Gruppo di continuità H 2 POWER BPG120 TM

30 SCHEDA TECNICA / DATA SHEET Gruppo di continuità H 2 POWER BPG120 TM Carico 980 W Carico 1220 W Ritorno rete Carico 1220 W Ritorno rete Carico 1220W Modello prototipo Prototype model Modello cella a combustibile Fuel cell model Marca cella a combustibile Fuel cell make Alimentazione Fuel Raffreddamento Cooling Numero di batterie Number of batteries Capacità batterie Battery capacity Modello convertitore CC/CC DC/DC converter model Marca convertitore CC/CC DC/DC converter make Modello Inverter CC/AC Inverter model Marca Inverter CC/AC Inverter make Pannello di controllo Control Panel H2POWER-BPG120 Nexa Power Module Ballard Power Systems Idrogeno puro Pure hydrogen Aria Air 2 12 Ah BSZ-PG ISLE GmbH SLI (1500W) Magnetek Integrato Cofanatura Insonorizzata Sound proof canopy Hz / 60 Hz -150 Corrente cella Corrente inverter Corrente batteria Potenza nominale Rated power Potenza massima Maximum electric power Campo regolazione tensione Voltage range 1000 W 1200 W Vac Vac Campo regolazione frequenza Frequency range Hz 1 SLI SLI

31 Gruppo di continuità H 2 POWER BPG120 TM Main Grid vs is C1 il vl FC ifc vfc DC EES idc DC C2 DC AC

32 Modulo di cogenerazione a celle a combustibile H 2 POWER CHP200 TM

33 200 H2POWER CHP Progetto cofinanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico con Fondi per l'innovazione Tecnologica - Bando FIT Energia - e realizzato con la consulenza scientifica del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'università degli Studi di Cassino e del Dipartimento per le Tecnologie dell'università di Napoli Parthenope Specifications Model Number: CHP200 Performance Specifiche Modello: CHP200 Prestazioni Electric Output: 750 to 2,500 W Potenza: W Power output modulation from 30% to 100% Regolazione potenza da 30% a 100% Max Electrical Efficiency: 51 % at 1400 W Rendimento elettrico massimo: 51% a 1400 W Thermal Output: 500 W to 2,400 W Erogazione termica: circa 500 W W Max hot water temperature: 60 C Temperatura massima produziona acqua: 60 C Total System Efficiency: Up to 90% Rendimento totale del sistema: fino al 90% Inputs Electrical: 230V ±10% 50Hz Single Phase AC parallel grid connected Natural Gas: For start-up & operation Supply pressure 0.9 to 5 kpa (integrated gas desulphurisation) Water for internal steam reforming: Supply pressure min. 100 to 600 kpa (integrated water treatment system) Alimentazione Elettricità: 230 V ±10% 50 Hz Collegamento in parallelo alla rete c.a. monofase Metano: per l avviamento e il funzionamento Pressione di alimentazione 0,9-5 kpa (desolforazione gas integrata) Acqua per reforming interno a vapore: Pressione di alimentazione kpa min. (sistema di trattamento acqua integrato)

34

35 H2POWER CHP200

36 H2POWER CHP200

37 Efficiency (LHV) Rendimento (LHV) Thermal power (W) Potenza termica (W) H2POWER CHP200 Progetto cofinanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico con Fondi per l'innovazione Tecnologica - Bando FIT Energia - e realizzato con la consulenza scientifica del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'università degli Studi di Cassino e del Dipartimento per le Tecnologie dell'università di Napoli Parthenope CHP e Gross Electric power (W) Potenza elettrica (W) Operating Conditions & Other infromation Condizioni operative ed altre informazioni Ambient Temperature: +1 C /+45 C Temperatura ambiente: +1 C C Inlet Air Temperature: -20 C/+45 C Temperatura aria in ingresso: -20 C C Location: Indoors Start-up Time: 1,5 Hours Minor Maintenance Interval: 3,000 Hours Major Maintenance Interval: Approx. 1 year Desulphuriser (integrated in fuel reformer) Air filters (depending on installed location) Water filters (depending on input water quality) Approx. Mass: < 200 kg Connections Posizionamento: all interno Tempo di avviamento: 1,5 ore Intervallo di manutenzione di lieve entità: 3000 ore Intervallo di manutenzione sostanziale: circa 1 anno Desolforatore (integrato nel generatore di idrogeno) Filtri aria (a seconda della posizione di installazione) Filtri acqua (a seconda della qualità dell acqua alimentata) Massa approssimativa: < 200 kg Raccordi Fuel: ½ BSP male Combustibile: BSP maschio da ½ Water Acqua Supply: ¼ connect John Guest fitting Alimentazione: raccordo John Guest da ¼ Hot water: ¾ BSP male Acqua calda: BSP maschio da ¾ Drain: 2 x ¼ quick connect John Guest Scarico: 2 raccordi ad attacco rapido John Guest fittings da ¼ Electricity: Hardwired via junction box on Elettricità: cablaggio tramite scatola di giunzione external casing sull involucro esterno Communication: Connection via standard Comunicazione: connessione tramite porta Ethernet port Ethernet standard Consumption (at maximum output) Natural Gas: 19.5 MJ/h Actual gas volume dependant on composition of natural gas Water: 0.4 l/h l/h Water consumption dependant on: Consumi (all erogazione max.) Gas naturale: 19,5 MJ/h Volume di gas effettivo a seconda della composizione del metano Acqua: 0,4 /h - 1,3 l/h Il consumo di acqua dipende da: i) steam reformer consumption i) consumo del sistema di steam reforming ii) amount of condensate recovered from flue gas Outputs Net AC export: 600 W 2,000 W Single Phase parallel grid connected: 230V ±10% 50Hz CO2 Emissions: 430 g/kwh Reformer exhaust gas emissions consist of CO2 and water vapour, virtually no NOx or SOx emissions Reformer Exhaust Gas Temperature: Max 80 C Noise level: < 45 dba ii) quantità di condensa recuperata dal gas reflui Erogazioni Potenza elettrica netta c.a.: W Collegamento in parallelo alla rete monofase: 230 V ±10% 50 Hz Emissioni di CO2: 430 g/kwh Emissioni di gas di combustione costituite da CO2 e vapore acqueo, emissioni di NOx o SOx virtualmente assenti Temperatura gas di combustione: 80 C max. Rumorosità: < 45 dba

38 Università degli Studi di Napoli Parthenope Sistemi Rigenerativi per UAV - HALE Ludovico Vecchione Dirigente Sistemi Aeronautici Centro Italiano Ricerche Aerospaziali Elio Jannelli Ordinario Sistemi per l Energia e l Ambiente Università degli Studi di Napoli Parthenope Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

39

40 Tecnologia Vantaggi Svantaggi Batterie litio-polimero Batterie solfuro di litio (Qinetiq) Idrogeno - Alta efficienza > 90% - Elevata potenza specifica ( 8 kw/kg) - Tecnologia matura (COTS) - Alta efficienza > 90 % - Elevata energia specifica (fino a 350 Wh/kg) Valore nominale ottenuto in laboratorio a 25 C - Elevatissima energia specifica (fino a 700Wh/kg per sistemi rigenerativi) - Possibilità di realizzare sistemi custom - Bassa energia specifica (<200 Wh/kg) - Impossibilità di funzionamento a bassa temperatura (condizionamento del sistema) - Impossibilità di funzionamento a bassa temperatura (condizionamento del sistema) - Unico Costruttore!!! - Bassa efficienza (40-50%) - Influenza delle soluzioni impiantistiche sulle prestazioni - Pochi dati disponibili sulle prestazioni (necessità di R&S) - Complessità del sistema Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

41 I sistemi basati sull idrogeno Superficie FV Carico elettrico Elettrolizzatore Serbatoi H 2 O O 2 H 2 Pila a combustibile

42 Quota [km] Quota [km] Il dimensionamento del sistema energetico a idrogeno gen 21-feb 21-mar 21-apr 21-mag 21-giu Latitudine nord Serbatoi multipli Massa [kg] Serbatoi H Serbatoi O 2 48 Serbatoi H 2 O 11 Pila a combustibile 72 Elettrolizzatore 56 Acqua 89 Ausiliari Totale Giorno progressivo Dimensionamento per LVR-HALE Energia specifica [Wh/kg] 364 Efficienza [%] 40 Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

43 Idrogeno Ossigeno Acqua Flussi elettrici Bruciatore catalitico Flussi termici Zona interna coibentata Valvole deviatrici Umidificatori Zona esterna controllata Zona esterna Scambiatore di calore Condensatori Essiccatori/umidificatori Riduttori di pressione Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

44 Rappresentazioni 3D del sistema energetico Considerando la configurazione modulare (3-4 sistemi energetici funzionanti in parallelo) si è cercato di studiare l inserimento di un sotto-sistema energetico all interno del pod alare che si trova nel punto di giunzione delle semi ali anteriori con quelle posteriori Pod alare Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

45 Rappresentazioni 3D del sistema energetico Pila a combustibile Elettrolizzatore Guscio isolante Serbatoio H 2 Serbatoio H 2 O Longherone Serbatoio O 2 Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

46 Rappresentazioni 3D del sistema energetico Elettrolizzatore Disposizione interna dei componenti Pila a combustibile Serbatoio acqua Retro Laterale Fronte Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

47 Rappresentazioni 3D del sistema energetico Scambiatore di calore condensatori Cavi elettrici elettrolizzatore Architettura del sistema energetico Bruciatore catalitico Tubi gas per serbatoi H 2 e O 2 Presa d aria essiccatori Vaso di espansione Preriscaldatori gas Pila a combustibile DC/DC pila a combustibile Sistema di controllo LED DC/DC elettrolizzatore Cavidotto di distribuzione Ricircolo condensa Pompa acqua raffreddamento Pompa acqua elettrolizzatore Essiccatori rigenerativi Serbatoio acqua e controllo umidità O 2 Scambiatore di calore Elettrolizzatore Cavi elettrici pila a combustibile Controllo umidità H 2 Condensatori H 2 e O 2 Finmeccanica - Generazione e Storage dell Energia ad elevata portabilità Roma, 30 Marzo 2010

48 BACKUP Fuel Cells Workshop Perugia Novembre 2012

49 CONTATTI INTERNAZIONALI HT-PEMFC Jens Oluf Jensen Department of Energy Conversion and Storage Technical University of Denmark LT-PEMFC Inci Eroglu Middle East Technical University Chemical Engineering Department Ankara Turkey Attila Ersoz TUBITAK Marmara Research Center Energy Systems & Environmental Research Institute Gebze, Kocaeli, Turkey Joe Cargnelli Hydrogenics SOFC Evgueniy Entchev Canmet ENERGY Research Centre Ottawa Natural Resources Canada, Canada

50 Unità di back-up BPG120 (Coelmo srl) Table 2. BPG Data Sheet Rated Power 1 kw Rated Current DC Fuel Consumption ~ 18.5 Slpm (at rated power) Efficiency 30.7 % (at rated power) Output Voltage 230 VAC Dimensions 640L x 640W x 1340H mm Weight Mounting rack Fuel Cells Workshop Perugia Novembre 2012

51 BANCO PROVA LT-PEMFC Stack 1kWel DENORA ( ) Fuel Cells Workshop Perugia Novembre 2012

52 LAMIEN Fuel Cells BANCO PROVA LT-PEMFC : Stack NEXA-MARK Stack NEXA. 2. Stack MARK1030 V3. 3. Pannello linee di alimentazione e misura. Fuel Cells Workshop Perugia Novembre 2012