Allestimento del laboratorio di microcogenerazione (LMC) e prove su un sistema PEM-FC

Nowadays micro-cogeneration is a solution for many energy efficiency issues in both the residential and the small- to medium-scale industrial sectors. It can substitute conventional systems for space and water heating and, specifically for industrial application, for steam generation. Despite the electrical efficiency of the small-capacity machines is lower than that of large plants, the possibility of utilizing locally the recovered heat can allow significant energy savings and acceptable returns of the investment. However, it is necessary to quantify the performance of these machines and optionally to certify them. For the scope, Politecnico di Milano has constructed the Laboratory for Micro-Cogeneration. Tests therein conducted aim at measuring the efficiency under diverse conditions in order to provide the final users with the correct settings for their particular application and let them exploit better their investment. This work describes the technical and economical criteria adopted while designing and building the laboratory as well as while choosing the instrumentation, such as the devices measuring mass flow rates, temperatures and pressures. All the electric signals are generated in compliance with the ISA standards, producing a so-called signal list that is essential for the cabling the instruments and for the functioning of the control software. At the last stage, the test on the fuel cell-based Sidera30 are organized and a statistical analysis on the experimental data is conducted to validate its energy efficiency.

Al giorno d’oggi la microcogenerazione, sia in ambito domestico che nella piccola e media industria è una possibile soluzione ai problemi di efficienza energetica e conseguentemente di consumo, sostituendosi ai sistemi tradizionali di riscaldamento e di produzione di acqua calda per uso sanitario oppure alla produzione di calore tecnologico nel caso industriale. Sebbene l’Efficienza energetica degli apparecchi di piccola taglia sia inferiore rispetto alle grandi centrali, l’utilizzo in loco del calore permesso dalla cogenerazione può consentire un significativo risparmio energetico e un ritorno dell’investimento in tempi accettabili. Tuttavia è necessario studiare le prestazioni e eventualmente certificare questi sistemi ed è per questo che sta nascendo il laboratorio LMC presso il Politecnico di Milano. Con le prove condotte in laboratorio si vuole dare una misura dell’efficienza della macchina nelle più disparate condizioni operative, in modo da fornire all’utente finale le impostazioni corrette dell’apparecchio microcogenerativo da utilizzare per valorizzare al meglio il suo investimento. In questo lavoro, si sono sviluppate le scelte tecniche ed economiche riguardanti l’allestimento del laboratorio giustificando cosi l’acquisto della strumentazione come ad esempio dei misuratori di portata, delle termoresistenze e dei trasduttori di pressione. La gestione dei segnali è stata fatta seguendo la normativa ISA, redigendo la lista segnali, necessaria per il cablaggio dell’impianto e il funzionamento del software del PLC. Successivamente si è passati all’allestimento per le prove sperimentali sul sistema a Fuel Cell Sidera 30 e ad un analisi statistica dei dati acquisiti per la validazione dell’efficenza energetica di questo sistema.