Introduzione

1. Scopi del progetto
Impianti solari integrati per la produzione di idrogeno sono rari e sono generalmente costruiti e collaudati da istituzioni pubbliche (università, agenzie nazionali elettriche) o da aziende pubbliche di servizio più coinvolte in finanziamenti pubblici. Questo rapporto descrive invece un impianto privato in Svizzera, costruito, per uso domestico, dallo stesso proprietario -  Markus Friedli, CH-3436 Zollbruck.- principalmente con componenti commerciali e finora senza finanziamenti del governo federale. Lo scopo di questo progetto era dimostrare che è tecnicamente possibile realizzare e rendere operativa una  installazione di tale tipo a livello quotidiano.

Il coinvolgimento accademico quindi  ebbe inizio solo dopo il completamento dell’installazione, con l’obiettivo di analizzare la prestazione complessiva del sistema nonché dei singoli sottosistemi e di indicare i miglioramenti possibili. Questo compito è stato assunto da un gruppo esperto di analisi dei sistemi energetici del Centro studi dei problemi dell’energia insieme con ricercatori nel campo dello stoccggio di idruri metallici del "Laboratorio di cristallografia "(Università di Ginevra, Svizzera), senza finanziamenti esterni.

2. Descrizione generale del progetto

2.1 Considerazioni generali
Il sistema è integrato in un’abitazione monofamiliare ed è costituito principalmente da componenti commerciali. E’ in esercizio sin dal 1991 ed è collocato in una regione a clima moderato (altitudine 630 metri, latitudine 46.9°N, media di luce solare 1,540 ore/anno, corrispondente a 4,020 MJ/m²/anno). La configurazione del sistema (vedi figura 2.1 nel testo in lingua inglese di seguito pubblicato) permette la produzione e la conservazione dell’idrogeno sia per applicazioni fisse (cucine, lavatrici) e mobili (auto alimentata a benzina o a idrogeno); o per l'immagazzinamento di elettricità PV (fotovoltaica) in uno stock di batterie al piombo connesse con la rete domestica; oppure per feedback di elettricità fotovoltaica nella rete pubblica. A causa del controllo manuale del sistema di produzione, la produzione d'idrogeno è stata limitata fin qui a scopi dimostrativi, sicché gli ultimi due sistemi di stoccaggio hanno ancora la priorità.

Misurazioni specifiche combinate con misurazioni in situ, durante il funzionamento in tre tipiche giornate estive, hanno permesso la caratterizzazione di singoli sottosistemi e la determinazione di un diagramma disaggregato di input/output (produzione di idrogeno istantaneo rispetto alla radiazione solare). La simulazione informatica basata sulle ultime caratteristiche specifiche e su dati meteorologici standard, ha reso possibile la determinazione del potenziale di stoccaggio annuale di fotovoltaico, nell'ipotesi di produzione di idrogeno con priorità sugli altri modi di stoccaggio.

2.2 Descrizione del sistema
La radiazione solare è trasformata da pannelli fotovoltaici in corrente elettrica che attraversa un’unità di controllo e un convertitore DC-DC (corrente continua), prima di essere trasformata in energia chimica (idrogeno) da un elettrolizzatore o essere immagazzinata in batterie e/o immessa in rete.

Una piccola parte d'energia ausiliaria è fornita dalla rete elettrica per il funzionamento dell’unità di controllo, la regolazione dell’elettrolizzatore, l'unità di purificazione e compressore dell’idrogeno. Comunque l’elettrolizzatore può, in teoria, essere azionato anche dalla rete pubblica per mezzo di un convertitore AC - DC (corrente alternata - corrente continua. Serve acqua  come alimentatore, per il raffreddamento dell’elettrolizzatore e per rimuovere l’elettrolita dal gas idrogeno. Parte d’idrogeno viene consumata nella fase di purificazione, dove dell’ossigeno presente nel flusso d’idrogeno è fatto reagire cataliticamente con idrogeno. L’idrogeno è trasferito in un serbatoio di stoccaggio intermedio e quindi compresso per immagazzinamento stagionale in un serbatoio di stoccaggio d'idruro metallico. Quest’ultimo è collegato agli elettrodomestici casalinghi tipo fornelli e lavatrice e un secondo serbatoio di stoccaggio dell’idruro di metallo è collocato in un minibus (che può alternativamente anche essere alimentato a benzina).
La casa è alimentata esclusivamente da una serie di batterie mediante un convertitore DC-AC ed è completamente separata dalla rete pubblica.

Tutto il documento in lingua inglese: "Hydrogen implementing Agreement" Task 11: Integrated Systems  - "Final Report of  Subtask A: Case Studies of Integrated Hydrogen Energy Systems". Chapter 2 of 11 ,  T.Schucan “Paul Sherrer Institute" (Svizzera)

01/12/03