Verifica sperimentale delle prestazioni di un sistema microcogenerativo basato su celle a combustibile di tipo PEM

The objective of this thesis is to evaluate the performances of a PEM fuel cell- based microCHP system, in particular the Sidera 30, designed and developed by ICI caldaie S.p.a.. To do this, some experimental tests have been conducted in the microCHP Laboratory of the Politecnico di Milano. The experimental tests have been carried out at two different operating points of the system, corresponding to two different secondary water loop return temperatures. Muasurement of pressures, temperatures, flow rates and compositions of the main flows have been conducted in the stationary states of the three different operational stages of the plant. After data reprocessing, electrical efficiency, thermal efficiency and therefore total efficiency of Sidera 30 microCHP system have been calculated. Finally, the acquired data have been used to estimate also its thermal losses. The tests performed and the obtained results demonstrated that the system needs a further development, especially as regards the electrical performance and the automation of procedures for plant operation. The thermal performance of the system are consistent with expected values declared by the manufacturer.

L’obiettivo del presente lavoro di tesi è quello di valutare le prestazioni di un sistema micro-cogenerativo basato su celle a combustibile di tipo PEM, nello specifico il sistema Sidera 30 progettato e sviluppato da ICI caldaie S.p.a... Per fare ciò sono state realizzate delle prove sperimentali sul sistema all’interno del Laboratorio di Micro-cogenerazione del Politecnico di Milano. Le prove sperimentali sono state svolte per due punti di funzionamento, corrispondenti a due diverse temperature di ritorno dal circuito secondario. I test hanno permesso di acquisire, negli stati stazionari delle tre fasi che caratterizzano il funzionamento del sistema, i dati relativi a pressioni, temperature, portate e composizioni dei flussi principali. Dopo un rielaborazione dei dati acquisiti, questi sono stati utilizzati per calcolare il rendimento elettrico, il rendimento termico e quindi il rendimento di primo principio del Sidera 30. Infine i dati acquisiti per via sperimentale sono stati utilizzati per effettuare una stima delle perdite termiche a cui è soggetto il sistema. Le prove realizzate ed i risultati ottenuti hanno evidenziato come il sistema abbia bisogno di un ulteriore sviluppo, soprattutto per quanto riguarda le prestazioni elettriche e l’automazione delle procedure di conduzione dell’impianto. Le prestazioni termiche del sistema sono invece in linea con i valori attesi.