L'idrogeno viene considerato un'alternativa agli attuali combustibili fossili in quanto presente in abbondanza, efficace e, a differenza di altri carburanti, è una risorsa potenzialmente rinnovabile che non comporta la produzione di emissioni. Può essere utilizzato come vettore energetico per la generazione di energia elettrica con celle a combustibile a idrogeno e motori a combustione di idrogeno. All'interno di una cella a combustibile a idrogeno, l'idrogeno si combina con l'ossigeno presente nell'aria per generare energia elettrica. Il funzionamento della cella a combustibile è continuo, l-energia è generata energia fintanto che vi sia disponibilità di combustibile a idrogeno e gli unici sottoprodotti che ne derivano sono calore e acqua. Molte celle a combustibile utilizzate oggi per la generazione di energia distribuita richiedono l'integrazione con un processore di carburante per produrre un gas ricco di idrogeno da un carburante a base di idrocarburi, come gas naturale o propano. Numerosi vantaggi, tuttavia, possono essere realizzati attraverso l'utilizzo diretto di idrogeno ad elevata purezza nella cella a combustibile. Tra le applicazioni compatibili con l'approvvigionamento diretto di combustibile a idrogeno sono compresi dispositivi portatili, energia primaria, energia di riserva, livellamento delle punte di carico e stabilizzazione della griglia.
Corrente portatile
Le aziende stanno lavorando allo sviluppo di dispositivi quali cellulari, computer portatili e telecamere nei quali vengono utilizzate cartucce di combustibile a idrogeno e celle a combustibile al posto delle batterie attualmente in uso. Le celle a combustibile garantiscono il potenziale per periodi di funzionamento più lunghi e proprietà energetiche superiori.
Stoccaggio di idrogeno
La corrente generata da fonti rinnovabili quali il vento e l'energia solare non sempre soddisfa i requisiti d'uso. Al fine di massimizzare l'utilizzo di energia rinnovabile, soprattutto in località remote, questo tipo di energia può tuttavia essere utilizzata per la generazione di idrogeno che in seguito è possibile immagazzinare.
Requisiti per l'energia principale o di riserva
L'energia di riserva e i gruppi di continuità (UPS) sono necessari quando è fondamentale che una sorgente di alimentazione altamente affidabile assicuri ininterrottamente l'operatività di attrezzature o attività anche in caso di interruzione della corrente di rete. La durata notevolmente maggiore dei sistemi a celle a combustibile consentirebbe di sostituire i sistemi a batteria al fine di garantire l'energia primaria o di riserva necessaria per numerose applicazioni analoghe. In tali applicazioni l'utilizzo di idrogeno diretto nelle celle a combustibile consente di usare immediatamente l'energia.
Applicazioni di corrente stazionaria
Le celle a combustibile convertono l'energia chimica direttamente in elettricità, generando solo calore e acqua come sottoprodotti. Le celle a combustibile correttamente progettate consentono quindi di produrre energia elettrica per esigenze commerciali e residenziali, garantendo allo stesso tempo la generazione di calore. L'utilizzo di idrogeno diretto nelle celle a combustibile consente inoltre di migliorare l'efficienza del sistema a celle a combustibile.
Centrale a idrogeno
La centrale a idrogeno sfrutta una tecnologia che consente la coproduzione di energia elettrica, calore e idrogeno. Questo tipo di sistema viene spesso denominato anche CHHP (generazione combinata di idrogeno, energia elettrica e termica). Come illustrato nello schema riportato sotto, la centrale sfrutta una cella a combustibile ad alta temperatura per la cogenerazione di energia elettrica, calore e idrogeno. La cella a combustibile può utilizzare vari combustibili ricchi di idrogeno, tra cui gas di depurazione, gas naturale, gas di discarica e syngas. Tale tecnologia dovrebbe fornire una fonte di idrogeno rinnovabile e competitiva dal punto di vista economico.
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