Simulazione di impianti di micro-cogenerazione residenziale basati su fuel cell ad ossidi solidi e pompe di calore

Cogeneration is having an increasingly important role in the production of electricity and thermal energy . Over the past few years there have been many efforts in the research and development to curb polluting emissions into the atmosphere and the human impact on the environment. The use of cogeneration systems saves primary energy and consents a more efficient use of fuels used . Parallel to the study of cogeneration plants in small in size , to be applied in the residential sector , vary studies are promoting various alternative technologies for the production of electricity. The Fuel Cell technology has seen a remarkable development in recent years , because of the considerable economic efforts for investments in research and development of these devices. There are different types Fuel Cell , some suitable for automotive sector and other, for stationary use , which can be used for the production of electricity. The present work has as objective the study of micro- cogeneration technology-based on Fuel Cell SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) coupled or not with the application of heat pumps in the residential sector , by analyzing the behavior of the system under the various demand curves, both electrical and thermal energy. During the study is emerged the need to introduce the characteristic parameters of cogeneration , being a discipline governed by by-laws and rules , it is necessary to clarify the requirements that the plant has to be defined as such. A chapter is also devoted to the explanation of the various items and types of gas and electricity bills , because they are two very important factors in the economic analysis of the system , since they are the two main items of cash flow per year. The results of the micro- CHP systems will be compared with the costs incurred by a traditional type of user , so it was very important to define the costs incurred. It will include an economic analysis , to assess the feasibility of the installation of these systems and their impact on the environment , quantifying their emissions.

La cogenerazione sta avendo un ruolo sempre più importante all'interno della produzione di energia elettrica e termica. Nel corso degli ultimi anni ci sono stati molti sforzi in sede di ricerca e sviluppo per limitare le emissioni inquinanti in atmosfera e l'impatto antropico sull'ambiente. L'utilizzo di sistemi cogenerativi consente un risparmio di energia primaria e uno sfruttamento più efficiente dei combustibili utilizzati. Parallelamente allo studio di impianti di cogenerazione di dimensioni sempre più piccole, per poter essere applicati nel settore residenziale, si stanno promuovendo diverse tecnologie alternative per la produzione di energia elettrica. La tecnologia delle Fuel Cell ha visto un notevole sviluppo negli ultimi anni, per via dei notevoli sforzi economici per gli investimenti effettuati nella ricerca e sviluppo di questi dispositivi. Esistono diversi tipi Fuel Cell, alcuni adatti all'ambito automobilistico ed altri, ad uso stazionario, che possono essere utilizzati per la produzione di energia elettrica. Il presente lavoro di tesi ha come obbiettivo lo studio di sistemi micro-cogenerativi basati sulla tecnologia Fuel Cell SOFC (Solid Oxid Fuel Cell) accoppiata o meno a pompe di calore con applicazione nel settore residenziale, analizzando il comportamento dell'impianto di fronte alle diverse curve di domanda, sia elettrica che termica. Durante lo studio è emersa la necessità di introdurre i parametri caratteristici della cogenerazione. Essendo una disciplina regolata da decreti legge e norme, bisogna fare chiarezza sui requisiti che l'impianto deve avere per essere definito tale. Un capitolo è dedicato anche alla spiegazione delle varie voci e tipologie di bolletta elettrica e del gas, perché sono due fattori molto importanti nell'analisi economica dell'impianto, visto che sono le due principali voci del cash flow annuo. I risultati economici degli impianti micro-cogenerativi verranno confrontati con i costi sostenuti da una tipologia di utenza tradizionale, per cui è stato molto importante definire gli stessi. Verrà effettuata anche un'analisi economica, per valutare la fattibilità dell'installazione di questi impianti e il loro impatto sull'ambiente, quantificando le loro emissioni.