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Microcogeneratori a gas.

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  • #31
    A parte questo, vi invito ancora una volta a tenere sott'occhio i nuovi sistemi di microcogenerazione basati sulle fuel-cell. Promettono efficienze elettriche vicine al 40%, nessun rumore, pochissima manutenzione, zero emissioni inquinanti.

    Ecco un articolo:

    Panasonic Develops New Fuel Cell Cogeneration System
    April 15th, 2008 in Technology / Energy

    Panasonic today announced it has developed a home-use polymer electrolyte fuel cell (PEFC) cogeneration system. The cogeneration system features the world's highest power-generating efficiency of up to 39% Lower Heating Value (LHV), durability of 40,000 operation hours and 4,000 start-stop times, and a predicted lifetime of over 10 years.


    The company has developed a home-use fuel cell cogeneration system that is planned for early commercialization as a next-generation energy supply system. Based on the results of large-scale field testing conducted between fiscal 2006 and fiscal 2008, a new system has been developed with upgraded energy-saving features and enhanced reliability. Further field testing is scheduled in fiscal 2009 ending March 31, 2009.

    When installed in an ordinary household, the new system can reduce primary energy consumption by 22% (about 1.4 times more than the conventional system) and can cut CO2 emissions by 12% based on the basic unit for all power sources. With year-round operation, it can save 3,262 kWh of primary energy and reduce CO2 emissions by 330 kg. The new system can reduce CO2 emissions by 37% based on the basic unit for thermal power source. With year-round operation, it can cut CO2 emissions by1,175 kg.

    The three-year field tests also found that the system was often operated in a power output range between 500 W and 1 kW in ordinary households. Within this practical use range, the new system has achieved drastically improved power-generating efficiency compared to conventional systems. The Panasonic system has achieved the world's highest power-generating efficiencies 39% (LHV) at 750 W; 38% or higher in the 500 W-1 kW range and 34% at 300 W. The system has also satisfied durability requirements for home-use equipment.

    In the conventional system, the fuel processing device is not as efficient and inverter efficiency drops toward its lower output ranges. As a result, the power-generating efficiency of the conventional system is the highest at its higher ratings, and falls with decreasing output.

    Panasonic has made the system feasible by using cell stack technology that employs highly-durable Membrane Electrode Assemblies (MEA), fuel processing technology that allows stable operation in a wide range at high efficiency and low-loss boost inverter technology.

    Panasonic will install production equipment for the new system in its plant in Kusatsu City, Shiga Prefecture, and will start manufacturing from June this year. In fiscal 2010, further investments will be made to start a full-scale commercialization of this system as a new environmental business that creates a new energy source.

    Source: Panasonic

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    • #32
      janvaljan,
      Il futuro della microcogenerazione sono le fuel cells. Niente fumi, nessuna combustione, nessuna parte in movimento, scarsissima manutenzione e bassa possibilità di guasto.
      sono d'accordo, purtroppo allo stato attuale della tecnologia la manutenzione e' significativa, se si usa idrogeno non purissimo. Almeno ogni anno - se non ogni 6 mesi - bisogna rigenerare le costose membrane. Di fuel cell da 1 kW costruite in piccole serie se ne cominciano a vedere in giro, ma i prezzi sono per ora accessibili solo per applicazioni di ricerca o per applicazioni speciali. Per entrare nell'uso comune, mancano ancora anni, e manca la legislazione e le infrasrutture per l'idrogeno.

      Buon anno !
      Mario
      Molto urgente: cerco socio: Collaborazione a Milano
      -------------------------------------------------------------------
      Mala tempora currunt, non contattatemi piu' per questioni riguardanti il forum, grazie, il mio tempo e' finito.
      -------------------------------------------------------------------
      L'energia non si crea ne' si distrugge, ma ne sprechiamo troppa in modo irresponsabile. Sito personale: http://evlist.it
      Se fate domande tecniche e volete risposte dal forum precise e veloci, "date i dati" specificando anche l'ambiente operativo e fornendo il maggior numero possibile di informazioni.
      ------------------------------------------------

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      • #33
        ricordiamo che l'idrogeno va prodotto prima che utilizzato....
        è una bellissima cosa, avrebbe applicazioni praticamente istantanee nella sostituzione dei combustibili fossili, ma lo scoglio è la produzione, poi l'accumulo e solo infine l'uso...

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        • #34
          Originariamente inviato da scu Visualizza il messaggio
          ricordiamo che l'idrogeno va prodotto prima che utilizzato....
          è una bellissima cosa, avrebbe applicazioni praticamente istantanee nella sostituzione dei combustibili fossili, ma lo scoglio è la produzione, poi l'accumulo e solo infine l'uso...
          La ricerca sulle fuel cell fa passi da gigante: già attualmente esistono modelli che usano direttamente metanolo, altri, ancora a livello sperimentale, che usano direttamente metano.

          Senza contare che tramite reforming si può ottenere idrogeno dal metano per poi usarlo nelle fuel cell descritte prima.

          Ovviamente usare idrogeno prodotto da fonti rinnovabili sarebbe l'ideale, ma se parliamo di cogenerazione stiamo comunque sfruttando una fonte fossile. L'innovazione delle fuel cell sta nel fatto di sfruttarla nel modo migliore possibile, rispetto ad esempio ad un motore a combustione interna.

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          • #35
            Originariamente inviato da scu Visualizza il messaggio
            ricordiamo che l'idrogeno va prodotto prima che utilizzato....
            è una bellissima cosa, avrebbe applicazioni praticamente istantanee nella sostituzione dei combustibili fossili, ma lo scoglio è la produzione, poi l'accumulo e solo infine l'uso...
            Già,e solo producendolo con fonti rinnovabili (l'eolico sarebbe perfetto)ha un senso.

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            • #36
              Originariamente inviato da caponord23 Visualizza il messaggio
              Già,e solo producendolo con fonti rinnovabili (l'eolico sarebbe perfetto)ha un senso.
              In generale questo discorso ha senso, soprattutto quando si parla di idrogeno ad uso automobilistico.

              Ma nel caso della cogenerazione, anche usare idrogeno proveniente da metano aumenterebbe l'efficienza energetica complessiva.

              Mi spiego con un esempio numerico:

              Se voglio produrre 25 Mwh di corrente elettrica in una normale centrale turbogas, devo utilizzare all'incirca 50 Mwh di gas metano (equivalenti a 180 GJ, ossia circa 5000 m³ di gas).

              Di questi 180 GJ, 90 si trasformeranno appunto in corrente elettrica, altri 90 saranno calore di scarto da disperdere in mare o in atmosfera attraverso torri di raffreddamento.

              Immaginiamo inoltre di aver bisogno di altri 45 Mwh termici per riscaldare delle abitazioni. Con moderne caldaie a condensazione avremmo bisogno di circa 50 Mwh equivalenti di gas metano (ancora 5000 m³ di gas)

              Risultato finale: abbiamo bruciato 10000 m³ di gas

              Immaginiamo ora di aver installato a tappeto impianto fuel cell per la cogenerazione

              Ipotizziamo questi rendimenti del processo: 25% elettrico, 60% calore, 15% perdite

              Utilizzando gli stessi 10000 m³ di gas ottengo:

              25 Mwh elettrici
              60 Mwh termici

              ed è evidente la maggior produzione di calore, nella misura del 30% in più rispetto al caso precedente.

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              • #37
                Se potessi usare quei 25MWht della centrale le cose cambierebbero...
                usandone anche solo 15 andrei in parità...

                ma quei rendimenti si riferiscono all'intero processo da metano ad energia compreso il reforming? è tanto meglio che un cogeneratore a gas?

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                • #38
                  Originariamente inviato da scu Visualizza il messaggio
                  Se potessi usare quei 25MWht della centrale le cose cambierebbero...
                  usandone anche solo 15 andrei in parità...
                  Sarebbe un'ottima cosa ma è fisicamente impossibile per 2 motivi:

                  - E' vero che stiamo parlando di elevate potenze termica, ma di bassissima qualità, ossia a bassa temperatura. Infatti le moderne centrali (quelle a vapore soprattutto), per aumentare al massimo l'efficienza, lavorano a pressioni finali molto basse e scaricano acqua a non più di 30-35°. Temperatura che ovviamente rendono quell'acqua inutilizzabile ai fini del riscaldamento

                  -Altro grosso problema è il trasporto del calore, che presenta altissime perdite e risulta conveniente solo per piccole distanze.
                  Tieni conto che la stragrande maggioranza delle centrali elettriche esistenti sono parecchio lontane dai centri abitati, per ovvi motivi di sicurezza e inquinamento.

                  Originariamente inviato da scu Visualizza il messaggio
                  ma quei rendimenti si riferiscono all'intero processo da metano ad energia compreso il reforming? è tanto meglio che un cogeneratore a gas?
                  I dati che ho trovato per il reforming danno un'efficienza pari all'85% in grandi impianti, 80% per piccoli. Combinandoli con l'efficienza elettrica del 40% per le fuel cell che ho citato prima, ed ottieni i dati che ho postato.

                  Inoltre c'è da considerare una cosa: il dato dell'efficienza del reforming non si riferisce ad un uso a scopo cogenerazione. Ora non conosco bene i dettagli del processo, ma mi sembra abbastanza plausibile che parte delle perdite siano dovute a cessioni di calore all'esterno, mentre le rimanenti siano da imputare all'incompleta trasformazione del metano.

                  Se quindi ci sono cessioni di calore, queste potrebbero essere ulteriormente usate in ambito cogenerazione, aumentando l'efficienza totale del processo.

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                  • #39
                    francamente sono rimasto piacevolmente stupito, non pensavo che con tanti passaggi si riuscisse ad ottenere un rendimento comunque così alto, però direi che alla fine se i rendimenti dell'intero processo sono quelli, sono del tutto paragonabili a quelli di alcuni micro-cogeneratori a gas, a questo punto sarebbe solo il prezzo a far pendere l'ago della bilancia tra un sistema e l'altro....

                    riguardo l'uso del calore, dicevo che si andrebbe in parità anche solo usandone 15 proprio in considerazione delle grandi perdite, però non immaginavo che si trattasse di calore a così bassa temperatura... è una caratteristica di tutte le centrali?

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                    • #40
                      Originariamente inviato da scu Visualizza il messaggio
                      francamente sono rimasto piacevolmente stupito, non pensavo che con tanti passaggi si riuscisse ad ottenere un rendimento comunque così alto, però direi che alla fine se i rendimenti dell'intero processo sono quelli, sono del tutto paragonabili a quelli di alcuni micro-cogeneratori a gas, a questo punto sarebbe solo il prezzo a far pendere l'ago della bilancia tra un sistema e l'altro....

                      riguardo l'uso del calore, dicevo che si andrebbe in parità anche solo usandone 15 proprio in considerazione delle grandi perdite, però non immaginavo che si trattasse di calore a così bassa temperatura... è una caratteristica di tutte le centrali?
                      In tutti i processi di trasformazione dell'energia, le perdite sono dovute essenzialmente a calore disperso all'esterno. Se si riesce in qualche modo a recuperare questo calore attraverso la cogenerazione, i rendimenti totali si avvicinano facilmente all'80-90%, qualunque sia il processo utilizzato. Ovviamente a parità di rendimento totale, si guarda ad altri fattori, come il rendimento elettrico, la manutenzione, la rumorosità, le spese accessorie. E credo che tenendo conto di questi fattori le fuel-cell possano facilmente prevalere sui sistemi a combustione, soprattutto quando verranno prodotte su larga scala.

                      Su Discovery Channel mi è capitato proprio oggi di vedere un servizio in cui parlavano di un progetto Honda per trasformare ogni casa in una centrale energetica: entra metano e attraverso reforming viene prodotto idrogeno che viene stoccato e usato per:

                      -rifornire l'automobile a fuel-cell
                      -con un cogeneratore a fuel-cell produrre elettricità e calore

                      In questo modo la casa diventa completamente autosufficiente e i consumi totali vengono ridotti del 30%. Ovviamente integrando anche sistemi fotovoltaici ed eolici per la produzione di idrogeno si avrebbe il massimo dell'efficienza, ma il metano come fonte di riserva è sempre indispensabile.


                      Per quanto riguarda le centrali a vapore: avendole studiate da vicino causa tesi, posso dirti che la tendenza negli ultimi decenni è stata di abbassare sempre di più la pressione finale di espansione del vapore, in modo da aumentare il rendimento.

                      A inizio '900 gli impianti funzionavano espandendo il vapore fino a pressione ambiente (1 bar, 100°C) In questo modo, partendo da una pressione di 100 bar il rapporto finale di espansione era 100.

                      Poi negli anni seguenti si cominciò a utilizzare la pratica della condensazione a pressione inferiore a quella ambiente, ovviamente con tubazioni ermetiche per impedire l'ingresso dell'aria esterna, e con una o più pompe di depressione a fine condensazione.

                      In questo modo si aumentava il rapporto di espansione, aumentando la potenza prodotta.

                      Attualmente si espande fino a circa 0,05 bar. Partendo sempre da 100 bar si può ottenere un rapporto di espansione di 2000!

                      Abbassando la pressione finale di espansione, si abbassa anche la temperatura di condensazione del vapore, fino a circa 35-32 °C Si ha così che l'acqua di raffreddamento viene portata al massimo a 25-30°C, anche perchè di solito ci sono limiti precisi sulla temperatura massima di scarico.

                      Per le centrali turbogas il discorso è diverso, ma là c'è il problema della condensazione dell'anidride solforosa presente nei gas combusti. Non è possibile quindi scaricare i gas caldi sotto una certa temperatura, altrimenti si rischia corrosione delle tubazioni.
                      Tra l'altro lo stesso fenomeno si può verificare nei normali cogeneratori a combustione, ragion per cui non si può recuperare tutto il calore dei fumi.

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                      • #41
                        Questo è grande come una lavatrice, va bene per singola abitazione:

                        Honda’s Compact Household Cogeneration Unit Achieves Cumulative Sales of 50,000 units in Japan
                        TOKYO, Japan, July 17, 2007–Honda Motor Co., Ltd., announced that cumulative sales of its compact household cogeneration (heat/electricity) unit, first introduced in 2003, has reached 50,000 units. Honda’s compact household cogeneration unit is a core part of a high-efficiency heat/electricity supply system for home use that generates electricity with a gas engine and utilizes the exhaust heat to supply hot water.

                        http://world.honda.com/news/2007/c07.../images/01.jpg
                        Ultima modifica di gymania; 09-03-2009, 20:47.

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                        • #42
                          Originariamente inviato da ciromurolo Visualizza il messaggio
                          salve a tutti,

                          gli impianti visti a report sono disponibili in Italia (io sono un installatore) hanno una potenza di 5,5 kWe e 14,8 kWt e possono essere alimentati a metano, gasolio, propano e olio di colza.
                          Ciao Ciromurolo, sono interessato anche io ad avere maggiori informazioni dove le posso trovare ?

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