AREE DI APPLICAZIONE

Le celle a combustibile presentano proprietà tali da renderne molto interessante l’impiego nel

campo della produzione di energia elettrica, in quanto rispondono perfettamente agli obiettivi

che si perseguono nel settore elettrico, e cioè:

• flessibilità nell’uso dei combustibili;

• riduzione delle emissioni di inquinanti nell’atmosfera. APPLICAZIONI STAZIONARIE

La diffusione dei sistemi con celle a combustibile richiede che vengano superate le barriere che ancora limitano lo sviluppo delle varie tecnologie, e che vengano messi a punto prodotti in grado di competere, per affidabilità, durata e costi con gli altri sistemi di generazione di potenza disponibili sul mercato, come turbine a gas e a vapore (semplici o a ciclo combinato) che negli ultimi anni hanno fatto registrare notevoli miglioramenti dal punto di vista dell’efficienza, ma non hanno tuttavia ancora dimostrato quel livello di accettabilità ambientale che è proprio delle celle a combustibile.

Le celle a combustibile risultano particolarmente adatte alla generazione di potenza distribuita; lo sviluppo del loro mercato dipende pertanto fortemente dall’evoluzione in atto con la liberalizzazione del sistema elettrico e, più in generale, del sistema energetico, e dai tempi e modi con cui la stessa verrà attuata. In tutto il mondo la tendenza è quella di abbassare la taglia media degli impianti di generazione. Negli Stati Uniti si è scesi da una taglia media di 600 MW ai 100 MW del 1992, sino ai 21 MW del 1998 (Ronchetti & Iacobazzi, Grande progetto idrogeno e celle a combustibile, 2002). In Italia, grazie soprattutto agli apporti degli autoproduttori industriali e civili, la taglia media è già scesa nel 1999 al di sotto dei 50 MW (Noro, 2003). E' quindi prevedibile uno spazio crescente per tecnologie di generazione di piccola-media taglia a limitato impatto ambientale, ed elevata efficienza come le celle a combustibile.

Il principale ostacolo alla penetrazione nel mercato degli impianti con celle a combustibile è rappresentato dal costo di produzione elevato. Gli attuali volumi di produzione non sono infatti tali da permettere economie di scala. Per arrivare ad una condizione di concorrenza con

le tecnologie tradizionali, sono necessarie riduzioni di costo con fattori che vanno da 3 a 10 volte. L’ipotesi di penetrazione fatta richiede che i costi degli impianti raggiungano valori compresi tra 1000 e 1500 Euro/kW (con valori maggiori per le piccole taglie) nella fase iniziale della introduzione nel mercato, passando poi a regime a valori di 600-750 Euro/kW (Ronchetti & Iacobazzi, Grande progetto idrogeno e celle a

combustibile, 2002). L’inserimento nel mercato di una tecnologia innovativa come quella delle celle a combustibile richiede poi che si creino gradualmente le condizioni perché la stessa possa competere alla pari con le tecnologie convenzionali, superando le barriere di carattere “ambientale” (conoscenza della tecnologia, normative specifiche, clausole di manutenzione, ecc.) che possono penalizzarla nella fase iniziale della commercializzazione.

L’introduzione delle celle a combustibile richiede anche che gli utenti prendano confidenza con la tecnologia, superando le preoccupazioni connesse con la novità della stessa in termini di sicurezza (ad es. presenza di idrogeno), modalità e costi di gestione, affidabilità, manutenzione, ecc., e si sentano garantiti circa la continuità e qualità del servizio reso dall’impianto.

A tal fine rivestono un'importanza fondamentale i programmi dimostrativi, condotti in stretta collaborazione con gli utenti, sia nella fase di sviluppo sia in quella precommerciale, al fine di fornire agli stessi le informazioni necessarie sugli aspetti di convenienza economica, sicurezza, impatto ambientale, affidabilità e flessibilità d’uso di questi sistemi.

TRASPORTO

Le emissioni dovute alla mobilità di persone su strada nonostante tutto rimane una delle principali sorgenti d'inquinamento dell'aria nei centri urbani.

Nell’ottica di una mobilità sostenibile, occorre quindi adottare specifiche strategie d’intervento, che consentano di:

 ridurre le emissioni di CO2, anche attraverso una riduzione dei consumi energetici del settore, per ridurre il rischio di cambiamenti climatici;

 contenere, nelle aree urbane, i livelli di concentrazione di inquinanti atmosferici, con particolare riferimento a componenti, attualmente oggetto di maggiore attenzione come benzene o polveri fini;

 ridurre i livelli di inquinamento acustico.

L’impiego di sistemi di propulsione veicolare con celle a combustibile rappresenta una delle alternative più promettenti per il medio-lungo termine: la loro potenzialità in

termini di bassi consumi ed emissioni nulle, o quasi, ne promuove la candidatura come elemento fondamentale della propulsione veicolare per il trasporto del prossimo futuro.

Le celle a combustibile possono consentire di realizzare veicoli che uniscono ai vantaggi di silenziosità ed assenza di inquinamento tipici dei veicoli elettrici a batteria, caratteristiche d’uso simili a quelle dei veicoli convenzionali in termini di autonomia e tempi di rifornimento.

Grazie all'elevata efficienza della cella, i rendimenti previsti per veicoli con celle a combustibile sono sensibilmente superiori a quelli dei motori a combustione interna. Si raggiungono, a seconda

del combustibile utilizzato, valori compresi tra il 27 ed il 41%, contro rendimenti medi del 16-18% e del 20-24% misurati rispettivamente per i veicoli a benzina e diesel, nel ciclo urbano (Ronchetti & Iacobazzi, Grande progetto idrogeno e celle a combustibile, 2002).

Qualora alimentate ad idrogeno ed aria, le celle a combustibile presentano efficienze ineguagliabili da altri sistemi di generazione, per di più costanti con il variare del carico, ed una dinamica rapidissima, paragonabile a quella di un accumulatore tradizionale. Tali efficienze si riducono parzialmente qualora andiamo a considerare l'intero ciclo del combustibile, dalla fase di riduzione

alla sua distribuzione.

Da notare che efficienze maggiori si traducono, a parità di energia prodotta, in una riduzione della quantità di anidride carbonica emessa, anche con idrogeno prodotto a partire da combustibili

fossili. Le emissioni di sostanze inquinanti nel punto di utilizzo di un veicolo con celle a combustibile sono praticamente nulle con idrogeno e si mantengono estremamente basse con altri combustibili riformati a bordo (fino al 90% in meno rispetto ai motori termici).

I veicoli alimentati con celle a combustibile presentano inoltre una bassa rumorosità, poiché la sola sorgente di rumore è quella costituita dall’unità di compressione dell’aria utilizzata per l’alimentazione dello stack.