Modelli di microcogenerazione da biomasse mediante ciclo Stirling e celle a combustibile di tipo SOFC Roberto Da Forno, MDA srl MultiPhysicsLab r.daforno@mda-net.com
Partner del progetto Il progetto fa parte del distretto delle Energie Rinnovabili di Belluno e si svolge presso il MultiPhysicsLab 2
Il motore Stirling Microcogenerazione domestica mediante motore Stirling e combustione di biomasse legnose con filtraggio del particolato emesso 3
Origini del motore Stiling Nato nel 1816 (Robert Stirling) Ha avuto scarso successo perché non permette accelerazioni rapide come i motori a combustione interna. È stato oggetto di attenzione in questi ultimi anni in quanto è un motore a combustione esterna e quindi può utilizzare qualunque combustibile, energia solare termica compresa. È silenzioso in quanto non è sede di combustione esplosiva. 4
Il ns. progetto Take a week to change tomorrow Target potenza: 1 kw elettrico 10 kw termici Target di prezzo: 3000 5
Alcuni dettagli Cilindrata 980 cc, a 90 (Stirling tipo Alpha). Temperatura testa calda: temperatura di fiamma 500-700 C. Temperatura testa fredda: raffreddata ad acqua, 20-30 C Gas: azoto pressurizzato Raffreddamento: a sbattimento d olio 6
Ingombri Take a week to change tomorrow 7
Perché filtrare il particolato? Implicazioni di sanità pubblica Vari studi hanno dimostrato che il particolato prodotto dalla combustione nuoce alla salute. L OMS è molto sensibile al problema. 8
OSSERVAZIONE: Non si fa cenno a carcinomi (combustione di carburanti) ma a malattie cardiovascolari e respiratorie 9
Sensibilità del OMS (WHO) http://www.euro.who.int/parma2010/news/20100302_1 10
Stufe a legna e relative normative 11
Il ns. filtro ES: La soluzione individuata permette di risolvere sia il problema del filtraggio che il problema delle frequenti pulizie. Filtro attivo. Filtro attivo. Filtro non attivo. 12
Il motore Stirling Microcogenerazione a celle a combustibile di tipo SOFC e gas metano con applicazione nei paesi montani Rete BIM Energia Elettrica Microcogenerator e SOFC Energia Termica Accumulo Termico Elettrodomestico di nuova concezione 13
Le celle a combustibile SOFC Caratteristiche #01 SOFC: Solid Oxid Fuel Cells. Le pile SOFC sono usate principalmente per applicazioni stazionarie, con resa tra pochi Watt e 2 MW. Le pile SOFC sono molto flessibili dal lato combustibile, infatti possono utilizzare combustibili come metano, propano, butano, gas di fermentazione, gas di biomassa. Unico accorgimento è che i combustibili devono essere privati dei composti di zolfo 14
Le celle a combustibile SOFC Caratteristiche #02 (vantaggi) Robustezza alle impurità del combustibile, contrariamente ad altre tipologie di celle che richiedono un idrogeno molto puro Funzionano ad elevata temperatura (700-1000 C) e quindi non necessitano della raffreddamento a valle del reforming (CH4 H2). 15
Le celle a combustibile SOFC Caratteristiche #03 Tra le celle a combustibile, quelle con tecnologia SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) sono considerate le più ricercate tra le pile che usano carburanti basati su idrocarburi. Infatti risultano semplici, altamente efficienti, tolleranti alle impurità e possono fare il reforming internamente alla cella. L'elettrolito e' formato da ossido di zirconio stabilizzato con ossido di ittrio; il catodo e' costituito da manganito di lantanio opportunamente trattato, l'anodo da un cermet a base di nichel-ossido di zirconio (temperatura media di esercizio: 800-1000 C). 16
Le celle a combustibile SOFC Target del progetto Potenza elettrica modulabile da 0.5 a 1 kwe. Potenza termica: 2 kwt Il sistema: un reformer ad ossidazione catalitica parziale per gas metano uno stack di celle a combustibile di tipo SOFC con scambiatore di calore integrato un sistema di isolamento per le alte temperature un sistema di riscaldamento elettrico per l avviamento un sistema di controllo della temperatura un sistema di controllo della carica per accumulatori al piombo eventualmente posti in uscita 17
Grazie per l attenzione 18