Le tematiche che compongono lo scenario dell’idrogeno come vettore
energetico sono numerose e molteplici sono le problematiche tecnologiche
che ancora non hanno trovato una soluzione industrialmente
accettabile. La presentazione di progetti nei quali il Gruppo SAPIO è presente
come partner tecnologico, potrà essere di utilità per illustrare
alcune di queste tematiche.
Il Gruppo Sapio opera nel settore dei gas
tecnici e medicinali dal 1922, anno della
sua fondazione. Il portafoglio di prodotti
e servizi offerti sia al mondo manifatturiero
industriale ed artigianale sia a quello della sanità
è molto vasto.
La vocazione verso lo sviluppo tecnologico e la personalizzazione del servizio per il singolo cliente, hanno permesso di sviluppare, negli anni, prodotti e tecnologie innovative che hanno trovato applicazione in differenti settori merceologici. Il Gruppo Sapio è il principale produttore di idrogeno per il mercato italiano, con una quota pari a circa il 60%, grazie a 7 unità produttive dislocate su tutto il territorio nazionale.
Il know how sviluppato in oltre ottanta anni di attività di produzione, distribuzione ed utilizzo dell’idrogeno è stato messo a disposizione dei principali progetti di ricerca italiani che vedono impegnati i centri di ricerca e le Università nello sviluppo di nuove tecnologie per l’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico compatibile con l’ambiente.
Le tematiche che compongono lo scenario dell’idrogeno come vettore energetico sono numerose, e molteplici sono le problematiche tecnologiche che ancora non hanno trovato una soluzione industrialmente accettabile. La presentazione di progetti nei quali il Gruppo SAPIO è presente come partner tecnologico, potrà essere di utilità per illustrare alcune di queste tematiche.
PROGETTO PER TORINO IL 1° BUS ITALIANO A IDROGENO
Ad un anno esatto dall’inizio del progetto, nel 2001 è stato presentato ufficialmente il primo bus italiano ad idrogeno utilizzato a fini energetici in una cella a combustile PEM (acronimo che identifica la tecnologia di cella a combustibile a membrana a scambio protonico).
Il bus, realizzato dall’Associazione Temporanea di Imprese costituita da Gruppo Sapio, Irisbus-Iveco, ATM di Torino (ora GTT), Ansaldo Ricerche, ENEA e Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), ha terminato la fase di omologazione e nel 2005 ha cominciato a funzionare su strada pubblica. L’idrogeno compresso, stoccato a bordo bus a 200 barg in nove bombole realizzate in materiale semi-composito, alimenta una cella a combustibile da 60 kWe di potenza netta. In assenza di un’organica normativa di riferimento, si è proceduto a stipulare una convenzione con i principali ministeri coinvolti, per definire il protocollo di sperimentazione necessario per l’omologazione al transito su strada ed al trasporto di persone e per delineare delle linee guida che siano di riferimento per la progettazione della stazione di rifornimento.
Tali linee guida sono state recepite nel Decreto del Ministero degli Interni del 31 agosto 2006, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del 13 settembre 2006, in base alla proposta presentata dall’apposito gruppo di lavoro al Comitato Tecnico Scientifico del Ministero degli Interni. Nel 2004, il bus ha terminato la fase di omologazione, ottenendo le targhe e l’autorizzazione alla circolazione nelle strade di Torino. Parallelamente allo sviluppo del bus, si è proceduto alla progettazione e realizzazione della prima stazione di rifornimento, in grado di produrre l’idrogeno gassoso alla purezza richiesta dalla cella a combustibile, utilizzando l’elettrolisi dell’acqua, alimentata con energia idroelettrica proveniente dalle centrali gestite dalla CVA in Valle d’Aosta. Il progetto era caratterizzato dall’approccio “well to wheel”, in un processo che garantisse in tutte le fasi l’assenza di produzione ed emissione di anidride carbonica. Nell’ultima fase del progetto, si è proceduto al monitoraggio dei parametri energetici ed ambientali ed alla verifica dell’accettabilità da parte dei cittadini di Torino.
Da questo punto di vista la mole di lavoro sviluppata è stata notevole ed ha rappresentato un importante riferimento per lo sviluppo della filiera. All’interno di questo progetto il Gruppo Sapio ha avuto responsabilità per la:
• progettazione e realizzazione dell’impiantistica a bordo bus, per lo stoccaggio in pressione, la distribuzione e l’utilizzo dell’idrogeno gassoso;
• progettazione e realizzazione della stazione di rifornimento;
• analisi delle tematiche di sicurezza per il sistema a bordo bus e per l’impiantistica di rifornimento.
HySy_Lab
Sfruttando l’esperienza acquisita partecipando al “Progetto per Torino”, è stato realizzato, sempre a Torino, il primo laboratorio urbano per la ricerca e lo sviluppo di tecnologie innovative basate sull’idrogeno. Dalla collaborazione del Gruppo SAPIO con Environment Park, Comune e Provincia di Torino, Regione Piemonte, Politecnico di Torino e GTT è nato così HySy_Lab che trova sede presso i laboratori di Environment Park di Torino.
Sfruttando le elevate sinergie derivanti dalla collaborazione tra il mondo della ricerca, la pubblica amministrazione e l’industria, si stanno realizzando le migliori condizioni operative e scientifiche per lo sviluppo di nuove tecnologie, siano esse nella fase di pre-industrializzazione o ancora allo stato di ricerca di base.
HySy_Lab è ormai operativo in diverse aree di ricerca e partecipa a numerosi progetti, presentati nell’ambito dei progetti quadro della Commissione Europea e nell’ambito dei Programmi nazionali e regionali.
Progetto ZERO REGIO
Dalle attività del Tavolo Regionale Lombardia è nato il progetto “Zero Regio”, co-finanziato, nell’ambito del VI Programma Quadro, della Comunità Europea. Il progetto prevede la realizzazione delle infrastrutture (stazioni multi-combustibile, tradizionale ed a basso impatto ambientale + idrogeno) e la gestione di flotte di automezzi dotati di celle a combustibile alimentate con idrogeno gassoso.
Sedi di realizzazione degli interventi Mantova e a Francoforte. Differenti sono le scelte tecnologiche per lo stoccaggio dell’idrogeno a bordo dei veicoli: liquido, compresso a 700 e a 350 barg in Germania e compresso a 350 barg in Italia. Come sono diversi i fornitori degli automezzi a zero impatto ambientale (DaimlerChrisler e FIAT). Le analisi energetiche ed ambientali sui nuovi mezzi durante il loro funzionamento continuo sono eseguite dai laboratori del Centro di Ricerca Europeo J.R.C. di Ispra.
I partner del progetto sono: Germania (Infraserv GmbH & Co., Linde AG, DaimlerChrysler AG, Fraport AG, TUV Hessen, Agip); Svezia (Lund University); Danimarca (Roskilde University, Saviko Consultants); Italia (Regione Lombardia, JRC di Ispra, EniTecnologie, Città di Mantova, IEFE Bocconi, Centro Ricerche Fiat.) Il progetto, partito ufficialmente nel novembre 2004, vede ad oggi la realizzazione della stazione multi combustibile di Francoforte e di Mantova (inaugurata nel settembre 2007) e la messa in funzione delle flotte di autovetture.
PROGETTO IDROGENO PER AREZZO
Sfruttando le peculiarità del distretto orafo di Arezzo (caratterizzato da oltre 700 operatori artigianali ed industriali che già utilizzano l’idrogeno per i loro processi produttivi) si possono creare le migliori condizioni per sperimentare le potenzialità dell’idrogeno nella cogenerazione di energia elettrica e calore, per l’utenza domestica ed artigianale.
Nell’Aprile 2004, Regione Toscana, Provincia di Arezzo, Comune di Arezzo, Sapio, Arcotronics Fuel Cells (oggi Exergy Fuel Cells), Cooperativa La Fabbrica del Sole hanno firmato “l’Accordo territoriale volontario inerente la realizzazione di un progetto dimostrativo sia per l’utilizzo industriale che come vettore energetico dell’idrogeno ad Arezzo in Località San Zeno”.
E’ partita, in questo modo, la prima fase di installazione di micro unità CHP (cogeneratori di energia elettrica e calore a celle a combustibile PEM alimentati con idrogeno), presso aziende orafe situate nell’area industriale di San Zeno. L’idrogeno sarà veicolato mediante tubazione, in modo da ottimizzare la logistica sia per i consumi tradizionali sia per quelli energetici. Sulla base dei risultati ottenuti, si procederà ad indagare la migliore soluzione per la produzione di idrogeno “in situ”, utilizzando le disponibilità energetiche dell’area.
Si potrà, quindi, procedere ad integrare differenti utenze di idrogeno (anche per applicazioni “automotive”), cercando di creare le condizioni per un’autonomia del distretto dal punto di vista della produzione di energia elettrica e calore. L’idrogenodotto è stato inaugurato il 30 aprile 2008.
HYDROGEN PARK
L’esistenza di importanti produzioni di idrogeno all’interno del polo di Porto Marghera e il sempre maggiore interesse per le tematiche inerenti la tutela dell’ambiente, hanno portato i principali operatori industriali presenti nell’area a costituire un consorzio denominato “Hydrogen Park”.
L’obiettivo del consorzio è la realizzazione di interventi strutturali per rendere operativi progetti di ricerca e progetti applicativi, finalizzati alla dimostrazione dei benefici dell’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico, ambientalmente compatibile.
Nel Marzo 2005, il Ministero dell’Ambiente e del Territorio e la Regione Veneto hanno firmato un Accordo di Programma per il finanziamento di alcuni progetti sperimentali da realizzare nell’area veneziana. I temi di sviluppo di cui si sta occupando il Gruppo Sapio sono:
• Produzione di Energia Elettrica e Termica da Idrogeno ottenuto da Biomasse e altri Residui Organici;
• Idrogeno in azienda.
Produzione di Energia Elettrica e Termica da Idrogeno ottenuto da Biomasse e altri Residui Organici
Il progetto prevede la realizzazione di un impianto dimostrativo che parta dall’impiego dei fanghi provenienti dall’impianto biologico di depurazione delle acque reflue e raggiunga i seguenti obiettivi:
- produzione di un gas combustibile ad alto contenuto di idrogeno tale da poter essere impiegato in una unità endotermica di generazione di energia elettrica senza necessità di trattamenti di purificazione;
- presenti una elevata reattività alla variabilità del prodotto in entrata nel senso di mantenere il più possibile costante la qualità del gas prodotto;
- sia esente dalla produzione di catrami che danneggerebbero il motore termico;
- presenti una elevata affidabilità nel funzionamento continuo e in quello intermittente.
Il progetto consentirà dunque lo sviluppo di una tecnologia in grado di valorizzare a scopi energetici materiale di scarso valore.
Idrogeno in azienda
La sperimentazione si propone di superare le barriere tecniche e di costo validando sistemi cogenerativi e di trazione basati sull’utilizzo dell’idrogeno, acquisendo le informazioni necessarie a sostenerne l’ingresso nel mercato.
A tale scopo verranno installati, nel sito produttivo del Gruppo Sapio, da utilizzare per le normali attività di stabilimento:
• un micro cogeneratore a cella a combustibile PEM da 5 kW;
• un mini impianto di rifornimento ad idrogeno.
Il microcogeneratore permetterà di produrre ad alto rendimento energia elettrica e calore utilizzando l’idrogeno presente in azienda.
Lo stesso idrogeno andrà ad alimentare un mini distributore creato per il rifornimento di due mezzi di trasporto, anch’essi realizzati per le finalità del progetto:
• un forklift elettrico con cella a combustibile a bordo;
• un furgone trasporto merci/persone con motorizzazione ibrida (batteria + cella a combustibile).
Lo scopo che accomuna la sperimentazione cogenerativa stazionaria con quella automotive è la verifica dei rendimenti energetici utilizzando l’idrogeno come vettore energetico e la definizione dei benefici tecnico-economici che possono derivare. In ambito industriale si avrà la possibilità di approfondire l’impatto che le soluzioni ad idrogeno possono generare sulle attività produttive.
DAILY a Fuel Cell - Nasce NEO
Il progetto prevedeva la realizzazione di un primo prototipo di furgone alimentato ad idrogeno, in versione ibrida cella a combustibile + batterie. I partner del progetto erano: MICRO-VETT ed ARCOTRONICS FUEL CELLS (oggi Exergy Fuel Cells). Il mezzo realizzato ha maggiore autonomia rispetto alla versione Daily elettrica, che MICROVETT offre già al mercato.
I punti di forza di Neo sono:
• nessuna produzione di inquinamento ambientale: la fuel cell emette solo vapor d’acqua, che viene completamente recuperato internamente al sistema;
• nessuna produzione di inquinamento acustico: il veicolo è stato progettato con trazione elettrica in modo da assicurare estrema silenziosità;
• elevata autonomia nelle operazioni: rispetto ad un normale veicolo elettrico, un veicolo ad idrogeno ha la possibilità di rifornirsi in maniera convenzionale in totale sicurezza ed estrema facilità;
• tecnologia avanzata: la fuel cell rappresenta oggi la tecnologia più innovativa per l’utilizzo dell’idrogeno e consente un’elevata efficienza energetica rispetto alla tradizionale combustione interna.
PRODUZIONE DI IDROGENO DA GASSIFICAZIONE
Nel corso del 2004 sono iniziati i lavori per la realizzazione di un’unità di gassificazione di biomassa, basata sul processo TWR®, sviluppato dalla società Ecologia Informatica, con il supporto del Gruppo SAPIO. L’impianto produce gas di sintesi gassificando 3.000 kg/h di rifiuti a matrice plastica. La tecnologia TWR® è stata sperimentata con unità pilota.
La sperimentazione di un impianto di questa taglia, ha permesso di evidenziare le aree di sviluppo tecnologico che saranno implementate nel nuovo progetto di Marghera.
CASA LABORATORIO PER L’UTILIZZO DELLE ENERGIE RINNOVABILI: “Casa di Brunate” una casa dove “YOU CAN LEARN BY DOING” IDROGENO DAL SOLE
Lo scopo del progetto è quello di integrare in una casa costruita secondo i più elevati standard di efficienza energetica un sistema che consenta di studiare la produzione di idrogeno attraverso un elettrolizzatore ad alta efficienza energetica, alimentato da energie rinnovabili mediante pannelli solari innovativi e altamente performanti al fine di proporre soluzioni alle problematiche scientifiche concernenti l’uso dell’idrogeno; allo stesso tempo, il progetto si propone di contribuire alla diffusione di possibili strategie innovative circa l’utilizzo di energie rinnovabili e idrogeno come possibile risposta alla crescente domanda di energia.
Il progetto prevede di monitorare ed elaborare i dati relativi ad un mini sistema in cui l’idrogeno è prodotto da pannelli solari e usato in una fuel cell per applicazioni stazionare in una casa reale situata a Brunate in provincia di Como. In questo progetto il Gruppo Sapio è responsabile della realizzazione della sezione di produzione e stoccaggio idrogeno. La produzione di idrogeno ad alta pressione è assicurata da un elettrolizzatore estremamente innovativo, alimentato direttamente in corrente continua dai pannelli fotovoltaici. Il sistema di stoccaggio metterà a confronto due diverse tecnologie: una di tipo convenzionale, ossia idrogeno compresso in pacchi bombola e l’altra di tipo innovativo, ossia gli idruri metallici.
I partner del progetto riuniti nell’ATS (Associazione Temporanea di Scopo) sono: Garda Uno S.p.A., Municipality of “Manerba del Garda”, ACB (Associazione delle municipalizzate di Brescia), API (Associazione di SME) di Brescia, Associazione Formazione Giovanni, CRASL (Centro di Ricerca per l’ambiente e lo Sviluppo Sostenibile della Lombardia), Università Cattolica del Sacro Cuore – Dipartimento di matematica e fisica - Brescia. I delegati del progetto sono: Studio Associato GREEN ENERGY e Progetto Socrate.
H2KART
La mobilità urbana, in particolare in aree sensibili come i centri storici, risente particolarmente della problematica delle emissioni inquinanti. La propulsione elettrica alimentata da batterie è sicuramente una valida alternativa ma la limitata autonomia e i lunghi tempi di ricarica ne rallentano la diffusione.
Il progetto H2KART prevede la conversione di un mezzo tradizionale elettrico in mezzo ibrido (batteria + fuel cell) in modo da aumentarne l’autonomia e ridurre a pochi minuti il tempo di ricarica.
Sul veicolo verrà installato un Range Extender, costituito da una cella a combustibile dimensionata sulla potenza media del motore e alimentata con idrogeno che ricaricherà le batterie del veicolo originale durante la marcia. L’idrogeno gassoso, compresso a 350 bar, sarà stoccato a bordo del veicolo in un serbatoio di nuova generazione di tipo III. Le dimensioni compatte del veicolo originale e la nuova configurazione ibrida lo renderanno un mezzo leggero e maneggevole adatto alla circolazione nei centri storici e capace di realizzare una mobilità pulita, silenziosa e a zero emissioni.
I partner del progetto sono: Sapio, che si occupa della coordinazione del progetto e della progettazione e realizzazione del sistema di stoccaggio e distribuzione a bordo del veicolo; Exergy fuel cell, che si occupa della progettazione del power unit a fuel cell.
BIOH2POWER: from waste to renewable gaseous fuels for current and future veheicoles.
Il progetto BIOH2POWER ha come obiettivo principale lo studio di fattibilità di un generatore elettrico da 250kW basato su MCFCs integrato con un reattore a biogas, per la produzione di idrogeno, dimensionato per alimentare una stazione di rifornimento in grado di riempire una flotta di 20 - 100 veicoli: l’impianto avrà una produzione minima di 750Nm3/h di idrogeno con purezze nell’ordine del 99.99%.
Le elevate temperature operative rendono le molten carbonate fuel cells molto vantaggiose per questo tipo di applicazione, facilitando il loro utilizzo in uno scenario energeticamente sostenibile; di contro l’elevata sensibilità dell’anodo all’avvelenamento da zolfo costituisce la sfida principale per questo tipo di applicazione. L’obiettivo principale di Sapio nel progetto sarà proprio l’analisi e il confronto dei sistemi di purificazione dell’idrogeno tradizionali (PSA) e le nuove applicazioni delle membrane al Pd per confermare la fattibilità impiantistica dello scenario applicativo proposto.
ll gruppo di lavoro, coordinato dal Dipartimento DISMIC del Politecnico di Torino, è costituito da: CNR-ISAC, ANSALDO FUEL CELLS, ASJA AMBIENTE, HYSYLAB, CNR (Rende), HYSYTECH, CRF, GTT. Il progetto è co-finanziato dalla Regione Piemonte.
IL GRUPPO SAPIO PER LE SCUOLE
Il Gruppo Sapio, da sempre coinvolto in attività volte a promuovere la formazione dei giovani, sta supportando alcune scuole nella realizzazione di piccoli veicoli ad Idrogeno (“Concept Car”) che partecipano alla “Shell Eco- Marathon”.
Sono veicoli che gareggiano a basso consumo: non vince il più veloce, ma quello in grado di percorrere il maggior numero di chilometri per litro di carburante. Quello quindi maggiormente compatibile con l’ambiente. Fino ad oggi Sapio ha fornito consulenza tecnica e materiali all’ITIS Luigi Bucci di Faenza il cui veicolo, Hydrogenius, è arrivato secondo nella sua categoria.
Successivamente sono stati sponsorizzati i veicoli realizzati dall’istituto Leonardo Da Vinci di Carpi e dal Politecnico di Torino.
La vocazione verso lo sviluppo tecnologico e la personalizzazione del servizio per il singolo cliente, hanno permesso di sviluppare, negli anni, prodotti e tecnologie innovative che hanno trovato applicazione in differenti settori merceologici. Il Gruppo Sapio è il principale produttore di idrogeno per il mercato italiano, con una quota pari a circa il 60%, grazie a 7 unità produttive dislocate su tutto il territorio nazionale.
Il know how sviluppato in oltre ottanta anni di attività di produzione, distribuzione ed utilizzo dell’idrogeno è stato messo a disposizione dei principali progetti di ricerca italiani che vedono impegnati i centri di ricerca e le Università nello sviluppo di nuove tecnologie per l’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico compatibile con l’ambiente.
Le tematiche che compongono lo scenario dell’idrogeno come vettore energetico sono numerose, e molteplici sono le problematiche tecnologiche che ancora non hanno trovato una soluzione industrialmente accettabile. La presentazione di progetti nei quali il Gruppo SAPIO è presente come partner tecnologico, potrà essere di utilità per illustrare alcune di queste tematiche.
PROGETTO PER TORINO IL 1° BUS ITALIANO A IDROGENO
Ad un anno esatto dall’inizio del progetto, nel 2001 è stato presentato ufficialmente il primo bus italiano ad idrogeno utilizzato a fini energetici in una cella a combustile PEM (acronimo che identifica la tecnologia di cella a combustibile a membrana a scambio protonico).
Il bus, realizzato dall’Associazione Temporanea di Imprese costituita da Gruppo Sapio, Irisbus-Iveco, ATM di Torino (ora GTT), Ansaldo Ricerche, ENEA e Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), ha terminato la fase di omologazione e nel 2005 ha cominciato a funzionare su strada pubblica. L’idrogeno compresso, stoccato a bordo bus a 200 barg in nove bombole realizzate in materiale semi-composito, alimenta una cella a combustibile da 60 kWe di potenza netta. In assenza di un’organica normativa di riferimento, si è proceduto a stipulare una convenzione con i principali ministeri coinvolti, per definire il protocollo di sperimentazione necessario per l’omologazione al transito su strada ed al trasporto di persone e per delineare delle linee guida che siano di riferimento per la progettazione della stazione di rifornimento.
Tali linee guida sono state recepite nel Decreto del Ministero degli Interni del 31 agosto 2006, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del 13 settembre 2006, in base alla proposta presentata dall’apposito gruppo di lavoro al Comitato Tecnico Scientifico del Ministero degli Interni. Nel 2004, il bus ha terminato la fase di omologazione, ottenendo le targhe e l’autorizzazione alla circolazione nelle strade di Torino. Parallelamente allo sviluppo del bus, si è proceduto alla progettazione e realizzazione della prima stazione di rifornimento, in grado di produrre l’idrogeno gassoso alla purezza richiesta dalla cella a combustibile, utilizzando l’elettrolisi dell’acqua, alimentata con energia idroelettrica proveniente dalle centrali gestite dalla CVA in Valle d’Aosta. Il progetto era caratterizzato dall’approccio “well to wheel”, in un processo che garantisse in tutte le fasi l’assenza di produzione ed emissione di anidride carbonica. Nell’ultima fase del progetto, si è proceduto al monitoraggio dei parametri energetici ed ambientali ed alla verifica dell’accettabilità da parte dei cittadini di Torino.
Da questo punto di vista la mole di lavoro sviluppata è stata notevole ed ha rappresentato un importante riferimento per lo sviluppo della filiera. All’interno di questo progetto il Gruppo Sapio ha avuto responsabilità per la:
• progettazione e realizzazione dell’impiantistica a bordo bus, per lo stoccaggio in pressione, la distribuzione e l’utilizzo dell’idrogeno gassoso;
• progettazione e realizzazione della stazione di rifornimento;
• analisi delle tematiche di sicurezza per il sistema a bordo bus e per l’impiantistica di rifornimento.
HySy_Lab
Sfruttando l’esperienza acquisita partecipando al “Progetto per Torino”, è stato realizzato, sempre a Torino, il primo laboratorio urbano per la ricerca e lo sviluppo di tecnologie innovative basate sull’idrogeno. Dalla collaborazione del Gruppo SAPIO con Environment Park, Comune e Provincia di Torino, Regione Piemonte, Politecnico di Torino e GTT è nato così HySy_Lab che trova sede presso i laboratori di Environment Park di Torino.
Sfruttando le elevate sinergie derivanti dalla collaborazione tra il mondo della ricerca, la pubblica amministrazione e l’industria, si stanno realizzando le migliori condizioni operative e scientifiche per lo sviluppo di nuove tecnologie, siano esse nella fase di pre-industrializzazione o ancora allo stato di ricerca di base.
HySy_Lab è ormai operativo in diverse aree di ricerca e partecipa a numerosi progetti, presentati nell’ambito dei progetti quadro della Commissione Europea e nell’ambito dei Programmi nazionali e regionali.
Progetto ZERO REGIO
Dalle attività del Tavolo Regionale Lombardia è nato il progetto “Zero Regio”, co-finanziato, nell’ambito del VI Programma Quadro, della Comunità Europea. Il progetto prevede la realizzazione delle infrastrutture (stazioni multi-combustibile, tradizionale ed a basso impatto ambientale + idrogeno) e la gestione di flotte di automezzi dotati di celle a combustibile alimentate con idrogeno gassoso.
Sedi di realizzazione degli interventi Mantova e a Francoforte. Differenti sono le scelte tecnologiche per lo stoccaggio dell’idrogeno a bordo dei veicoli: liquido, compresso a 700 e a 350 barg in Germania e compresso a 350 barg in Italia. Come sono diversi i fornitori degli automezzi a zero impatto ambientale (DaimlerChrisler e FIAT). Le analisi energetiche ed ambientali sui nuovi mezzi durante il loro funzionamento continuo sono eseguite dai laboratori del Centro di Ricerca Europeo J.R.C. di Ispra.
I partner del progetto sono: Germania (Infraserv GmbH & Co., Linde AG, DaimlerChrysler AG, Fraport AG, TUV Hessen, Agip); Svezia (Lund University); Danimarca (Roskilde University, Saviko Consultants); Italia (Regione Lombardia, JRC di Ispra, EniTecnologie, Città di Mantova, IEFE Bocconi, Centro Ricerche Fiat.) Il progetto, partito ufficialmente nel novembre 2004, vede ad oggi la realizzazione della stazione multi combustibile di Francoforte e di Mantova (inaugurata nel settembre 2007) e la messa in funzione delle flotte di autovetture.
PROGETTO IDROGENO PER AREZZO
Sfruttando le peculiarità del distretto orafo di Arezzo (caratterizzato da oltre 700 operatori artigianali ed industriali che già utilizzano l’idrogeno per i loro processi produttivi) si possono creare le migliori condizioni per sperimentare le potenzialità dell’idrogeno nella cogenerazione di energia elettrica e calore, per l’utenza domestica ed artigianale.
Nell’Aprile 2004, Regione Toscana, Provincia di Arezzo, Comune di Arezzo, Sapio, Arcotronics Fuel Cells (oggi Exergy Fuel Cells), Cooperativa La Fabbrica del Sole hanno firmato “l’Accordo territoriale volontario inerente la realizzazione di un progetto dimostrativo sia per l’utilizzo industriale che come vettore energetico dell’idrogeno ad Arezzo in Località San Zeno”.
E’ partita, in questo modo, la prima fase di installazione di micro unità CHP (cogeneratori di energia elettrica e calore a celle a combustibile PEM alimentati con idrogeno), presso aziende orafe situate nell’area industriale di San Zeno. L’idrogeno sarà veicolato mediante tubazione, in modo da ottimizzare la logistica sia per i consumi tradizionali sia per quelli energetici. Sulla base dei risultati ottenuti, si procederà ad indagare la migliore soluzione per la produzione di idrogeno “in situ”, utilizzando le disponibilità energetiche dell’area.
Si potrà, quindi, procedere ad integrare differenti utenze di idrogeno (anche per applicazioni “automotive”), cercando di creare le condizioni per un’autonomia del distretto dal punto di vista della produzione di energia elettrica e calore. L’idrogenodotto è stato inaugurato il 30 aprile 2008.
HYDROGEN PARK
L’esistenza di importanti produzioni di idrogeno all’interno del polo di Porto Marghera e il sempre maggiore interesse per le tematiche inerenti la tutela dell’ambiente, hanno portato i principali operatori industriali presenti nell’area a costituire un consorzio denominato “Hydrogen Park”.
L’obiettivo del consorzio è la realizzazione di interventi strutturali per rendere operativi progetti di ricerca e progetti applicativi, finalizzati alla dimostrazione dei benefici dell’utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico, ambientalmente compatibile.
Nel Marzo 2005, il Ministero dell’Ambiente e del Territorio e la Regione Veneto hanno firmato un Accordo di Programma per il finanziamento di alcuni progetti sperimentali da realizzare nell’area veneziana. I temi di sviluppo di cui si sta occupando il Gruppo Sapio sono:
• Produzione di Energia Elettrica e Termica da Idrogeno ottenuto da Biomasse e altri Residui Organici;
• Idrogeno in azienda.
Produzione di Energia Elettrica e Termica da Idrogeno ottenuto da Biomasse e altri Residui Organici
Il progetto prevede la realizzazione di un impianto dimostrativo che parta dall’impiego dei fanghi provenienti dall’impianto biologico di depurazione delle acque reflue e raggiunga i seguenti obiettivi:
- produzione di un gas combustibile ad alto contenuto di idrogeno tale da poter essere impiegato in una unità endotermica di generazione di energia elettrica senza necessità di trattamenti di purificazione;
- presenti una elevata reattività alla variabilità del prodotto in entrata nel senso di mantenere il più possibile costante la qualità del gas prodotto;
- sia esente dalla produzione di catrami che danneggerebbero il motore termico;
- presenti una elevata affidabilità nel funzionamento continuo e in quello intermittente.
Il progetto consentirà dunque lo sviluppo di una tecnologia in grado di valorizzare a scopi energetici materiale di scarso valore.
Idrogeno in azienda
La sperimentazione si propone di superare le barriere tecniche e di costo validando sistemi cogenerativi e di trazione basati sull’utilizzo dell’idrogeno, acquisendo le informazioni necessarie a sostenerne l’ingresso nel mercato.
A tale scopo verranno installati, nel sito produttivo del Gruppo Sapio, da utilizzare per le normali attività di stabilimento:
• un micro cogeneratore a cella a combustibile PEM da 5 kW;
• un mini impianto di rifornimento ad idrogeno.
Il microcogeneratore permetterà di produrre ad alto rendimento energia elettrica e calore utilizzando l’idrogeno presente in azienda.
Lo stesso idrogeno andrà ad alimentare un mini distributore creato per il rifornimento di due mezzi di trasporto, anch’essi realizzati per le finalità del progetto:
• un forklift elettrico con cella a combustibile a bordo;
• un furgone trasporto merci/persone con motorizzazione ibrida (batteria + cella a combustibile).
Lo scopo che accomuna la sperimentazione cogenerativa stazionaria con quella automotive è la verifica dei rendimenti energetici utilizzando l’idrogeno come vettore energetico e la definizione dei benefici tecnico-economici che possono derivare. In ambito industriale si avrà la possibilità di approfondire l’impatto che le soluzioni ad idrogeno possono generare sulle attività produttive.
DAILY a Fuel Cell - Nasce NEO
Il progetto prevedeva la realizzazione di un primo prototipo di furgone alimentato ad idrogeno, in versione ibrida cella a combustibile + batterie. I partner del progetto erano: MICRO-VETT ed ARCOTRONICS FUEL CELLS (oggi Exergy Fuel Cells). Il mezzo realizzato ha maggiore autonomia rispetto alla versione Daily elettrica, che MICROVETT offre già al mercato.
I punti di forza di Neo sono:
• nessuna produzione di inquinamento ambientale: la fuel cell emette solo vapor d’acqua, che viene completamente recuperato internamente al sistema;
• nessuna produzione di inquinamento acustico: il veicolo è stato progettato con trazione elettrica in modo da assicurare estrema silenziosità;
• elevata autonomia nelle operazioni: rispetto ad un normale veicolo elettrico, un veicolo ad idrogeno ha la possibilità di rifornirsi in maniera convenzionale in totale sicurezza ed estrema facilità;
• tecnologia avanzata: la fuel cell rappresenta oggi la tecnologia più innovativa per l’utilizzo dell’idrogeno e consente un’elevata efficienza energetica rispetto alla tradizionale combustione interna.
PRODUZIONE DI IDROGENO DA GASSIFICAZIONE
Nel corso del 2004 sono iniziati i lavori per la realizzazione di un’unità di gassificazione di biomassa, basata sul processo TWR®, sviluppato dalla società Ecologia Informatica, con il supporto del Gruppo SAPIO. L’impianto produce gas di sintesi gassificando 3.000 kg/h di rifiuti a matrice plastica. La tecnologia TWR® è stata sperimentata con unità pilota.
La sperimentazione di un impianto di questa taglia, ha permesso di evidenziare le aree di sviluppo tecnologico che saranno implementate nel nuovo progetto di Marghera.
CASA LABORATORIO PER L’UTILIZZO DELLE ENERGIE RINNOVABILI: “Casa di Brunate” una casa dove “YOU CAN LEARN BY DOING” IDROGENO DAL SOLE
Lo scopo del progetto è quello di integrare in una casa costruita secondo i più elevati standard di efficienza energetica un sistema che consenta di studiare la produzione di idrogeno attraverso un elettrolizzatore ad alta efficienza energetica, alimentato da energie rinnovabili mediante pannelli solari innovativi e altamente performanti al fine di proporre soluzioni alle problematiche scientifiche concernenti l’uso dell’idrogeno; allo stesso tempo, il progetto si propone di contribuire alla diffusione di possibili strategie innovative circa l’utilizzo di energie rinnovabili e idrogeno come possibile risposta alla crescente domanda di energia.
Il progetto prevede di monitorare ed elaborare i dati relativi ad un mini sistema in cui l’idrogeno è prodotto da pannelli solari e usato in una fuel cell per applicazioni stazionare in una casa reale situata a Brunate in provincia di Como. In questo progetto il Gruppo Sapio è responsabile della realizzazione della sezione di produzione e stoccaggio idrogeno. La produzione di idrogeno ad alta pressione è assicurata da un elettrolizzatore estremamente innovativo, alimentato direttamente in corrente continua dai pannelli fotovoltaici. Il sistema di stoccaggio metterà a confronto due diverse tecnologie: una di tipo convenzionale, ossia idrogeno compresso in pacchi bombola e l’altra di tipo innovativo, ossia gli idruri metallici.
I partner del progetto riuniti nell’ATS (Associazione Temporanea di Scopo) sono: Garda Uno S.p.A., Municipality of “Manerba del Garda”, ACB (Associazione delle municipalizzate di Brescia), API (Associazione di SME) di Brescia, Associazione Formazione Giovanni, CRASL (Centro di Ricerca per l’ambiente e lo Sviluppo Sostenibile della Lombardia), Università Cattolica del Sacro Cuore – Dipartimento di matematica e fisica - Brescia. I delegati del progetto sono: Studio Associato GREEN ENERGY e Progetto Socrate.
H2KART
La mobilità urbana, in particolare in aree sensibili come i centri storici, risente particolarmente della problematica delle emissioni inquinanti. La propulsione elettrica alimentata da batterie è sicuramente una valida alternativa ma la limitata autonomia e i lunghi tempi di ricarica ne rallentano la diffusione.
Il progetto H2KART prevede la conversione di un mezzo tradizionale elettrico in mezzo ibrido (batteria + fuel cell) in modo da aumentarne l’autonomia e ridurre a pochi minuti il tempo di ricarica.
Sul veicolo verrà installato un Range Extender, costituito da una cella a combustibile dimensionata sulla potenza media del motore e alimentata con idrogeno che ricaricherà le batterie del veicolo originale durante la marcia. L’idrogeno gassoso, compresso a 350 bar, sarà stoccato a bordo del veicolo in un serbatoio di nuova generazione di tipo III. Le dimensioni compatte del veicolo originale e la nuova configurazione ibrida lo renderanno un mezzo leggero e maneggevole adatto alla circolazione nei centri storici e capace di realizzare una mobilità pulita, silenziosa e a zero emissioni.
I partner del progetto sono: Sapio, che si occupa della coordinazione del progetto e della progettazione e realizzazione del sistema di stoccaggio e distribuzione a bordo del veicolo; Exergy fuel cell, che si occupa della progettazione del power unit a fuel cell.
BIOH2POWER: from waste to renewable gaseous fuels for current and future veheicoles.
Il progetto BIOH2POWER ha come obiettivo principale lo studio di fattibilità di un generatore elettrico da 250kW basato su MCFCs integrato con un reattore a biogas, per la produzione di idrogeno, dimensionato per alimentare una stazione di rifornimento in grado di riempire una flotta di 20 - 100 veicoli: l’impianto avrà una produzione minima di 750Nm3/h di idrogeno con purezze nell’ordine del 99.99%.
Le elevate temperature operative rendono le molten carbonate fuel cells molto vantaggiose per questo tipo di applicazione, facilitando il loro utilizzo in uno scenario energeticamente sostenibile; di contro l’elevata sensibilità dell’anodo all’avvelenamento da zolfo costituisce la sfida principale per questo tipo di applicazione. L’obiettivo principale di Sapio nel progetto sarà proprio l’analisi e il confronto dei sistemi di purificazione dell’idrogeno tradizionali (PSA) e le nuove applicazioni delle membrane al Pd per confermare la fattibilità impiantistica dello scenario applicativo proposto.
ll gruppo di lavoro, coordinato dal Dipartimento DISMIC del Politecnico di Torino, è costituito da: CNR-ISAC, ANSALDO FUEL CELLS, ASJA AMBIENTE, HYSYLAB, CNR (Rende), HYSYTECH, CRF, GTT. Il progetto è co-finanziato dalla Regione Piemonte.
IL GRUPPO SAPIO PER LE SCUOLE
Il Gruppo Sapio, da sempre coinvolto in attività volte a promuovere la formazione dei giovani, sta supportando alcune scuole nella realizzazione di piccoli veicoli ad Idrogeno (“Concept Car”) che partecipano alla “Shell Eco- Marathon”.
Sono veicoli che gareggiano a basso consumo: non vince il più veloce, ma quello in grado di percorrere il maggior numero di chilometri per litro di carburante. Quello quindi maggiormente compatibile con l’ambiente. Fino ad oggi Sapio ha fornito consulenza tecnica e materiali all’ITIS Luigi Bucci di Faenza il cui veicolo, Hydrogenius, è arrivato secondo nella sua categoria.
Successivamente sono stati sponsorizzati i veicoli realizzati dall’istituto Leonardo Da Vinci di Carpi e dal Politecnico di Torino.