La marcatura CE del sistema Nuvera Poweredge : analisi delle emissioni di idrogeno e rumore

The following thesis refers to the process of compliance with European standard for a fuel cell power system, capable of powering an electric forklift, produced by the American company Nuvera Fuel Cell and called PowerEdge. The essential requirements of the machinery directive, the primary directive for the system, relative to the risk of noise emission, the risk of fire and explosion, the latter two are due to hydrogen emission of the system, have been specifically analysed. The thesis was carried out during a six-month internship at the European headquarters of Nuvera in San Donato Milanese (MI). It has been firstly analysed the whole process for the assurance of conformity for a generic product, introducing the basics of the “new approach” for the European compliance, based on the harmonization of the directives. It has been defined the economic actors and the means at their disposal, such as European directive and harmonizes standard. Afterwards it has been described the structure of the system, dividing it into subsystems, and its operation, particularly with regard to the control of the compressor, the radiator fan and the anode purge phase. It has been therefore defined the European directives applicable to the system and, after consulting the risk analysis, it has been determined all the relevant health and safety requirements of the Machinery Directive for the PowerEdge system. It has been also introduced the Compliance Matrix tool to ensure compliance with the essential requirements. A hydrogen emissions exiting the system was done, using a method based on European standard, to ensure that the concentration of hydrogen in the mixture formed with the dilution air moved by the radiator fan, is less than the imposed limit value, so as to guarantee compliance with this requirement. A similar procedure was adopted for the noise measurement, measured as sound pressure level at the operator’s position. After that the legislation containing the maximum permissible noise emission limits has been determined, some mitigation solutions have been proposed and tested, up to the final configuration that can reduce the noise within acceptable limits. The mitigating solutions, introduced to prevent the possible risks, have been tested and the more effective will be implemented in the final system that will be traded. In this discussion, it was ensured compliance with the requirements specifically analysed and not to the whole machinery directive, because of the scale and complexity of the declaration of conformity process for the PowerEdge system.

Il seguente elaborato riguarda il processo di conformità alle normative europee di un sistema a celle a combustibile per la produzione di energia atta ad alimentare un carrello elevatore elettrico, prodotto dall’azienda americana Nuvera Fuel Cell e denominato PowerEdge. Sono stati analizzati, in particolare, i requisiti della Direttiva Macchine, primaria per il sistema, relativi ai rischi dovuti all’emissione di rumore, al rischio di incendio ed esplosione; questi ultimi dipendenti dall’emissione di idrogeno del sistema. La tesi è stata svolta durate un periodo di stage di sei mesi presso la sede europea di Nuvera a San Donato Milanese (MI). In primo luogo si è analizzato l’intero processo per la garanzia di conformità per un generico prodotto, introducendo gli aspetti fondamentali di quello che viene chiamato il “nuovo approccio” alla conformità europea, basato sull’armonizzazione delle legislazioni. Si sono definiti gli attori economici ed i mezzi a loro disposizione, quali le direttive europee, le norme nazionali ed armonizzate. Successivamente, è stata descritta la struttura del sistema, suddividendola in sottosistemi, ed il suo funzionamento, con particolare attenzione al controllo del compressore, della ventola del radiatore e della fase di spurgo anodico. Si sono inoltre definite le direttive europee applicabili al sistema e, dopo la consultazione dell’analisi del rischio, si sono determinati tutti i requisiti di sicurezza e salute della Direttiva Macchine rilevanti per il sistema PowerEdge. Si è inoltre introdotto lo strumento della Compliance matrix per garantire la conformità ai requisiti essenziali. Si è condotta un’analisi in merito alla emissione di idrogeno del sistema, usando una metodologia fornita dalle norme, per garantire che la concentrazione di idrogeno nella miscela, formatasi con l’aria di diluizione aspirata dalla ventola del radiatore, fosse inferiore al valore limite imposto, così da garantire la conformità al requisito. Un procedimento analogo è stato adottato per la misurazione dell’emissione di rumore, misurata come pressione acustica prodotta del sistema. Determinata la legislazione contenente i limiti massimi ammissibili, si sono andate a proporre e testare una serie di soluzioni mitigatrici, fino al raggiungimento della configurazione finale in grado di ridurre il rumore entro i limiti previsti. Le soluzioni mitigatrici, introdotte per prevenire i possibili rischi trattati, sono state testate e quelle più efficaci verranno implementate sul sistema finale che sarà commercializzato. In questa trattazione, è stata garantita dunque la conformità ai requisiti analizzati in modo specifico e non all’intera Direttiva Macchina, vista l’ampiezza e la complessità del processo di dichiarazione di conformità.