Perché l idrogeno come vettore di energia?

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1 Perché l idrogeno?

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4 Perché l idrogeno come vettore di energia? Inquinamento da NO x Formazione di CO 2 Formazione di diossina Polveri sottili Disponibilità (in forma combinata) Conservazione energetica Fonti di approvvigionamento zero zero zero zero infinita illimitata da elettrolisi o da reforming

5 IDROGENO per produrre energia termica e/o energia elettrica IDROGENO IDROGENO POTENZA ELETTRICA ARIA ARIA ACQUA Unità di back-up portatile (potenza nominale 1 kw) COMBUSTORE L idrogeno non è un combustibile, ma è un vettore di energia. In altre parole è in grado di accumulare della energia e trasportarla dove necessario, con una capacità che nessuna batteria al mondo è in grado di dare. Ecco alcuni esempi significativi. Tutti sanno che la energia elettrica notturna costituisce una forte perdita economica, perché le centrali elettriche non possono essere fermate e la elettricità non può essere immagazzinata entro batterie di nessun genere in quantità utile e conveniente. In molti Paesi si sono adottati sistemi di accumulo dell acqua calda accumulata durante la notte entro grossi serbatoi. Però questo stoccaggio ha dei tempi limitati, perché il calore non può essere trattenuto a lungo; dopo un po si disperde e l acqua si raffredda. Se la corrente elettrica notturna viene trasformata in idrogeno attraverso la elettrolisi dell acqua, questo gas può essere immagazzinato anche per diversi anni senza subire nessuna alterazione e poi utilizzato all occorrenza per far fare sia calore che energia elettrica. Una bombola di idrogeno da 50 litri (pressione 200 bar) ha un contenuto di energia pari ad almeno 25 batterie per auto (capacità di 60 Ah cadauna) e questa energia può essere conservata per anni senza problemi.

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8 Impianti ad energia realmente pulita La miglior via per ridurre le emissioni di anidride carbonica è l utilizzo delle energie rinnovabili. In questo contesto, l idrogeno è importante per: Stoccaggio dell energia Trasporto dell energia Quale vettore energetico non inquinante per la mobilità. Capacità di riconvertirsi con l ossigeno rilasciando energia elettrica e termica con rendimenti ben superiori a quelli della produzione elettrica convenzionale.

9 Tutti questi cambiamenti hanno avuto bisogno di un tempo di preparazione lungo, durante il quale sono state necessarie ricerche intense e costose in tutti i Paesi in cui questo sforzo c è stato. Le realizzazioni con idrogeno, com è stato più volte affermato da diverse fonti, non saranno mai appannaggio di un solo attore sul mercato, in quanto abbisognano di diverse tecnologie che devono interagire tra di loro e questo spiega i diversi campi di specializzazione che appaiono oggi sul mercato, dalla produzione dell idrogeno attraverso diverse metodologie, allo stoccaggio ed all utilizzo dello stesso. La Giacomini, restando nel settore suo più tradizionale dell utilizzo della energia per il comfort ambientale, ha investito nel suo progetto di combustore catalitico a idrogeno circa un decennio, arrivando oggi a mettere sul mercato il suo combustore catalitico. La produzione di idrogeno che non implica produzione di CO 2 è schematizzabile come segue: Nel riquadro la produzione di idrogeno a partire dalla energia solare.

10 Un esperienza concreta Esperienza concreta sul Lago d Orta: L hotel San Rocco. In questo contesto, l idrogeno è importante per: Stoccaggio dell energia Trasporto dell energia Quale vettore energetico non inquinante per la mobilità. Capacità di riconvertirsi con l ossigeno rilasciando energia elettrica e termica con rendimenti ben superiori a quelli della produzione elettrica convenzionale.

11 Centrale ad idrogeno da 35 kw con elettrolizzatore

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13 L impianto di riscaldamento di Villa Gippini avviene con idrogeno

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16 La combustione catalitica La scelta Giacomini della combustione catalitica dell idrogeno, destinata al riscaldamento degli impianti a bassa temperatura, ha avuto il duplice obiettivo di evitare la formazione degli NO x tipici della reazione ad alta temperatura dell ossigeno con l azoto dell aria, e della formazione di CO 2, la quale è impossibile, mancando l atomo di carbonio. Si tratta di una soluzione a reale emissioni zero.

17 Solar cell Wind Oxygen H 2 Storage Oxygen Electrolyzer Catalytic Burner and/or Fuel Cell Il ciclo che meglio rappresenta il processo in gioco è raffigurato in Fig.1. In esso si notano i passaggi da energia rinnovabile che si trasforma in idrogeno per via elettrolitica venendo da qui accumulato e poi utilizzato nel momento della richiesta. Il funzionamento del combustore catalitico (Fig. 2) è molto interessante, dal punto di vista pratico, per diverse ragioni. Fig. 1: Ciclo energetico a zero emissioni HOT WATER TO RADIANT HEATING Tmax=45 C H 2 (P=5bar) H 2 (3,5%) T=20 C P=50mbar AIR 1 2 Tmax=350 C AIR + H 2O T=40 C, ZERO EMISSIONS CATALYST 1 CATALYST 2 Fig. 2: Combustore catalitico della Giacomini spa WATER FROM THE HEATING INSTALLATION Patent Pending

18 L idrogeno e l ossigeno non sono in grado di combinarsi spontaneamente alla temperatura ambiente. Infatti, la reazione chimica ha bisogno di un apporto energetico. In pratica occorre portare la miscela a circa 180 C perché la reazione avvenga. La funzione di un catalizzatore è di far si che anche alla temperatura ambiente la reazione possa innescarsi comunque. La ricerca Giacomini ha individuato un nuovo catalizzatore, indicato come catalyst 1 in grado di portare la temperatura della miscela oltre la soglia critica di reazione, mentre sulla parte principale, indicata come catalyst 2 la reazione, ormai innescata, continua fino all esaurimento del combustibile idrogeno. La temperatura di reazione è mantenuta costante intorno al valore di 300 C grazie a una serie di regolazioni di tipo meccanico che mantengono il dosaggio della miscela; inoltre, grazie a dei particolari accorgimenti, ci sono varie sicurezze che controllano il perfetto funzionamento della reazione catalitica. Un sistema di scambio termico ad alta efficienza consente di ottimizzare lo scambio di calore tra prodotti della combustione (aria calda umida ) e l acqua dell impianto, assicurando anche la condensazione di parte del vapore acqueo prodotto, consentendo così al generatore di calore di essere annoverato tra quelli a condensazione, usufruendo degli sgravi fiscali a essi associati; il rendimento, infatti, è superiore al 100%. L aria in uscita allo scarico è priva di ogni inquinante proveniente da combustione e la sua temperatura raggiunge il valore massimo di 40 C, mentre la condensa recuperata è acqua distillata. La limitazione della temperatura impedisce anche la formazione degli ossidi di azoto, attualmente prodotti in tutte le normali caldaie, e che sono inquinanti da evitare nel modo più assoluto. L acqua inviata all impianto di riscaldamento si trova alla temperatura ideale di 40 C 45 C il che la rende particolarmente idonea per i pannelli radianti. Lo schema di Fig. 2 rappresenta un canale di reazione; aumentando il numero di canali è possibile costruire combustori più potenti fino alla potenza massima di 35 kw (6 canali).

19 VERSIONE DIMOSTRATIVA Versione definitiva con marchiatura CE touch screen Combustore catalitico a 1 canale (potenza nominale 5 kw) Alimentazione tramite idrogeno Ottimizzato rendimento (107%) Dimensioni compatte Sistemi di sicurezza potenziati Sistema di controllo tramite touch screen monocromatico integrato CERTIFICATO DI RESA

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22 L hotel San Rocco (Orta San Giulio, NO)

23 L hotel San Rocco è il primo albergo in Italia ad aver ottenuto la certificazione di edificio sostenibile grazie anche alle tecnologie Giacomini a basso impatto ambientale. Le tecnologie Giacomini installate: Camere climatizzate con sistema radiante a pavimento e a controsoffitto in cartongesso Termoregolazione via BUS Combustore catalitico a idrogeno

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28 GIACOMINI SPA - Via per Alzo, San Maurizio d Opaglio (NO) ITALY - tel fax info@giacomini.com -