Nuovo sistema con celle a combustibile per alimentazione ibrida di navi commerciali e passeggeri

Un nuovo progetto di ricerca mira a fornire le risposte necessarie per la tecnologia delle celle a combustibile per per la propulsione principale delle navi commerciali e passeggeri.

La metodologia di test, da sviluppare presso il laboratorio SINTEF Ocean di Trondheim (Norvegia), utilizzerà due celle a combustibile da 30 kW, consiste nel configurare, modellare il funzionamento e il controllo di un sistema di alimentazione marino completo in un impianto di propulsione dell'ordine di megawatt. Il software di ABB, insieme alle funzionalità del simulatore nave SINTEF Ocean, imiterà e riprodurrà diversi profili di carico e combinazioni di diesel/batteria/celle a combustibile, testandoloo in un ambiente di laboratorio ridotto.

Le prove culmineranno nel verificare più aspetti tecnici e combinazioni ottimizzate di celle a combustibile/batteria. SINTEF contribuirà con la fornitura e l'infrastruttura dell'idrogeno, mentre un laboratorio di test offrirà a ABB e SINTEF Ocean l'opportunità di aumentare le competenze interne per l'integrazione, il controllo e la sicurezza della tecnologia delle celle a combustibile nelle applicazioni marine. "SINTEF ha molteplici capacità per quanto riguarda la tecnologia delle celle a combustibile, i sistemi di energia marittima, i sistemi di energia elettrica e l'elettronica di potenza, che dà un vantaggio nello sviluppo di soluzioni innovative.

La tecnologia delle celle a combustibile sta maturando rapidamente e si prevede che queste prove forniranno la piattaforma per le celle a combustibile, in modo che possano assumere una posizione nel settore marittimo che sia competitiva con i combustibili fossili secondo quanto affermato da Jostein Bogen, product manager per l'energia stoccaggio e celle a combustibile presso ABB Marine&Ports. Trovare le incognite e far fronte a loro in un ambiente controllato, piuttosto che rischiare di sorprendere a bordo della nave, sarà centrale in queste prove.

Un altro obiettivo chiave sarà stabilire come migliorare il controllo delle celle a combustibile in combinazione con l'accumulo di energia e come ottimizzare l'efficienza, l'affidabilità e la durata delle pile a celle a combustibile.

Secondo una dichiarazione di Kristoffer Dønnestad, ingegnere R&D, ABB Marine&Ports, Trondheim, ricercheranno le soluzioni decisive e pratiche per sviluppare la tecnologia delle celle a combustibile per la propulsione principale. La ricerca si concentrerà non solo sul flusso di carburante e sulla gestione del carburante, ma su come potrebbe essere una infrastruttura di bunkeraggio di idrogeno.

Usando l'idrogeno come combustibile, le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM) separano elettroni e protoni, con i protoni che passano attraverso e gli elettroni usati come uscita elettrica. L'idrogeno viene convertito direttamente in elettricità e riscaldato senza combustione. Le celle a combustibile PEM funzionano a temperature più basse, sono più leggere e più compatte delle loro controparti di ossidi solidi.

ABB è una punta di diamante nell'e-mobility marittima sostenibile che copre la potenza, la protezione, il controllo e l'installazione anche nei veicoli elettrici. Ha anche avuto un coinvolgimento ravvicinato in progetti di traghetti che utilizzano la batteria a corto raggio o per centrali elettriche ibride per ottimizzare l'efficienza della nave. La batteria sarà sicuramente la chiave per raggiungere l'obiettivo norvegese di zero emissioni di navi nei fiordi dal 2026, secondo Bogen.

Bogen ritiene che il trasporto marittimo non dovrà aspettare fino al 2050 per la generazione di elettricità, calore e acqua pulita senza combustione:"Con l'uso di fonti rinnovabili per produrre idrogeno per celle a combustibile e energia immagazzinata con le batterie, l'intera catena può essere pulita."

Fonte comunicato della Sintef

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Una mega centrale elettrica a fuel cell, 3 MW, a emissioni zero per il settore dei trasporti marittimi

ABB e Ballard Power Systems hanno firmato un Memorandum of Understanding (MoU) per sviluppare congiuntamente un sistema di alimentazione a celle a combustibile di nuova generazione per l'e-mobility marina sostenibile al fine di accelerare l'adozione a livello di settore di soluzioni per i trasporti marittimi a emissioni zero.

Si potranno utilizzare le tecnologie delle celle a combustibile esistenti con potenze di scala di qualche kW e ottimizzarli per creare una soluzione pionieristica su scala di megawatt adatte ad alimentare le navi più grandi. Con una potenza di generazione elettrica di 3MW (4000 CV), il nuovo sistema si inserisce all'interno di un singolo modulo non più grande come dimensioni di un motore marino tradizionale attualmente in uso alimentato con combustibili fossili.

Rob Campbell, Chief Commercial Officer di Ballard Power Systems ha affermato: “Il mercato marino rapida evoluzione rappresenta un'opportunità di crescita stimolante per le celle a combustibile a emissioni zero. per lo sviluppo di soluzioni energetiche pulite nelle applicazioni chiave del mercato nel settore marino“.

I sistemi di celle a combustibile possono avere diverse applicazioni per le navi, come la fornitura di energia per le necessità di un hotel di una nave durante il tempo di attracco o per alimentare la propulsione quando le navi sono in alto mare. Durante la fase iniziale, la collaborazione si concentrerà sullo sviluppo di sistemi a celle a combustibile per navi passeggeri.

Le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM) convertono l'energia chimica tra idrogeno e ossigeno in energia elettrica attraverso una reazione elettrochimica. Non comportano nessuna combustione nel convertire il combustibile direttamente in elettricità, calore e acqua pulita. Con l'uso di fonti rinnovabili per produrre l'idrogeno, l'intera catena energetica può essere considerata pulita.

ABB è già attivamente coinvolto nello sviluppo collaborativo della tecnologia delle celle a combustibile per applicazioni marine, compresa la ricerca, la sperimentazione e l'implementazione di impianti pilota.

  

Fonte ABB

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Auto elettriche, una opportunità nuova per le celle a combustibile SOFC e l'idrogeno

Recentemente la londinese Ceres Power ha annunciato il lancio di un nuovo prodotto, una cella a combustibile di 5 kW di potenza, scalabile, adatta per varie necessità ma soprattutto per produrre energia elettrica atta ad alimentare i veicoli elettrici. Lo stack, composto da varie celle sovrapposte per fornire 5 kW complessivi, può funzionare con diversi combustibili, dal metano ai bio combustibili e, più interessante dal punto di vista delle emissioni, l'idrogeno. La tecnologia delle fuel cell SOFC (Solid Oxide Fuel Cell - pile a combustibile ad ossido solido) della SteelCell® ha dato buoni risultati in termini di densità di energia, efficienza, resistenza alle vibrazioni, lenti tempi di degradazione, rapidità per entrare nel mercato automotive. La natura modulare della pila di 5 kW permette di affrontare esigenze che vanno da 5 a 100 kW. SteelCell® V5 ha una efficienza di sistema del 60%, senza combustione, offrendo quindi quasi il doppio dell'efficienza di motore a combustione interna convenzionale, priva di emissioni dannose. La robustezza si dimostra con più di 3600 cicli termici senza danneggiamenti o significative degradazioni, circa lo 0,2% ogni 1.000 ore di funzionamento nell'uso stazionario, il che equivale a circa 10 anni  di uso quotidiano. 

La flessibilità nella scelta del carburante della tecnologia alla base di  SteelCell® la rendono adatta per funzionare col gas naturale, tecnologia operante fino ad ora,  che permetterà oggi e in futuro ancor di più di funzionare con l'idrogeno, i carburanti biologici e altri combustibili sostenibili.

I produttori hanno già firmato contratti con costruttori automotive e non come  Cummins, Honda e Nissan. Attualmente Ceres Power sta sviluppando un sistema modulare di soli 10 kW di potenza per Cummins e il Department of Energy (DoE) degli Stati Uniti, che sarà adattato per funzionare in una serie di ambienti, non ultimo quello dei data center affamati di energia che sono fondamentali per la crescita globale del cloud computing.

Con Nissan, per il programma EVRE (Electric Vehicle Range Extender), C.P. collabora per accelerare il mercato della mobilità elettrica con i veicoli elettrici di piccole e medie dimensioni, ma anche in aree dove vengono richieste energie superiori come il trasporto pubblico e quello commerciale.

Un video della casa

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Allo studio un progetto per il primo treno a idrogeno per i pendolari dell'Ontario

Kathryn McGarry, Ministro dei Trasporti canadese, a Toronto ha presentato alcuni giorni fa lo studio di fattibilità per il primo treno ad idrogeno, Hydrail,  che si prefigge l'obiettivo di avere un costo comparabile a quello dei treni con elettrificazione convenzionale composta da fili aerei. Il progetto impegnerà  i produttori di treni Alstom e Siemens per la produzione di concept design di sistemi e treni che monteranno celle a combustibile  simili a quelli attualmente utilizzati da GO Transit. 

Il sistema di trasporto rapido dedicato ai passeggeri  pendolari avrà un un numero crescente di viaggi settimanali su tutta la rete ferroviaria GO passando da circa 1.500 a circa 6.000 entro il 2025, ogni giorno e ogni 15 minuti.

La regione dell'Ontario sta investendo 21,3 miliardi di dollari per trasformare il GO Transit in  un sistema regionale di trasporto rapido, con treni alimentati da celle a combustibile idrogeno per sostituire le locomotive con  motori diesel locomotive passando così ad un combustibile pulito. Quindi i treni alimentati a idrogeno funzioneranno con energia elettrica senza la necessità di essere alimentati dalle catenarie aeree.

L'idrogeno può essere prodotto in surplus nelle ore di minor consumo della rete elettrica generale utilizzando energia rinnovabile conservata e riutilizzata a necessità ad un costo, questo è l'obiettivo dello studio, comparabile a quello dei sistemi ferroviari con rete elettrica convenzionale.

Lo studio di fattibilità si basa sul modello di servizio ferroviario e sul mix che costituisce la flotta di veicoli ferroviari per arrivare ad essere operativa dal ... 2025.

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