COGENERAZIONE A IDROGENO

Visita tecnica ad Haßfurt

La scorsa settimana abbiamo avuto l’opportunità, grazie all’invito di 2G Italia, di approfondire la nostra conoscenza sugli impianti ad idrogeno con una visita tecnica presso un impianto di proprietà di Stadtwerk Haßfurt, azienda municipalizzata di gestione energetica della cittadina bavarese.

L’impianto è in esercizio da 6 anni e offre quindi importanti garanzie di funzionamento ed affidabilità, oltre ad aver già ripagato interamente l’investimento economico sostenuto per la costruzione.

La peculiarità dell’impianto è la tecnologia di produzione dell’idrogeno, che sfrutta un elettrolizzatore alimentato interamente da energia rinnovabile prodotta da turbine eoliche. In questo modo è possibile sfruttare l’energia prodotta dal vento anche durante orari (tipicamente notturni) in cui non vi è richiesta da parte dell’utenza: l’idrogeno prodotto funziona quindi come una “batteria di accumulo” per l’energia rinnovabile.

Il principio di funzionamento dell’elettrolizzatore è quello base della cella elettrochimica: l’acqua in ingresso (opportunamente depurata tramite osmosi inversa) entra in contatto con l’anodo e subisce una prima reazione chimica di separazione

2H₂0 -> O₂ + 4H⁺ + 4e^–

A questo punto l’idrogeno gassoso viene estratto, mentre l’idrogeno (in forma di protone H⁺) transita attraverso una membrana polimerica (PEM) fino al catodo, dove reagisce con gli elettroni per formare idrogeno atomico H₂.

4H⁺ + 4e^– -> 2H₂

L’elettrolizzatore installato ad Haßfurt può produrre fino a 220 Sm³/h di idrogeno con circa 1,25 MW elettrici in ingresso. Visto il funzionamento in corrente continua della macchina è necessaria la presenza di un trasformatore e di un raddrizzatore. L’idrogeno così prodotto viene poi accumulato in un serbatoio dedicato con capacità di circa 50 m³ ad una pressione di 35 bar.

Oltre all’utilizzo in cogenerazione (per cui la pressione viene ridotta fino a circa 4 bar), l’idrogeno può anche essere ceduto alla rete cittadina di trasporto del metano. La massima percentuale di idrogeno accettata in rete è del 5%. Inoltre, vista la vicinanza di un impianto di essiccazione del malto, c’è la possibilità di cedere idrogeno direttamente nella rete di metano al suo servizio, con una concentrazione massima del 10%.

L’idrogeno immesso in rete deve essere ulteriormente trattato, fino a raggiungere una purezza del 99,99%, mentre per alimentare il cogeneratore questo passaggio non è richiesto.

L’impianto di cogenerazione, progettato e fornito in versione cabinata da esterno da 2G, ha una potenza di targa ad idrogeno di 140 kW elettrici e fornisce energia elettrica e termica alla comunità di Haßfurt. In particolare il calore alimenta una rete di teleriscaldamento a servizio del vicino plesso scolastico.

Il motore presenta una doppia rampa di alimentazione, una per il metano e una per l’idrogeno, e può teoricamente funzionare con un mix dei due combustibili. Tuttavia l’impianto di Haßfurt viene esercito solamente ad idrogeno, il quale viene inviato direttamente agli iniettori sulle teste dei pistoni, evitando così la miscelazione con aria prima della combustione.

Il Direttore Norbert Zösch, di Stadtwerk Haßfurt, che ci ha accompagnato in visita, ha espresso una grande soddisfazione per le prestazioni dell’impianto, al punto che è già in programma l’installazione di un ulteriore produttore di idrogeno ad energia rinnovabile (fotovoltaica in questo caso) per alimentare la flotta di mezzi di trasporto dell’azienda.

Da parte nostra non possiamo che rinnovare i ringraziamenti a 2G Italia che ci ha garantito questa importante opportunità di crescita professionale, oltre ad assicurare il nostro impegno affinché un impianto di questo genere venga realizzato presto anche in Italia.