Nuova tecnologia basata sull’idrogeno firmata Toyota

Toyota Motor Corporation ha avviato le operazioni di collaudo di un generatore elettrico pressurizzato (in seguito “Hybrid Power Generation System”) presso l’impianto Motomachi di Toyota City, nella Prefettura di Aichi. Questo generatore coniuga l’utilizzo di celle a combustibile ad ossido solido (SOFC)¹ (in seguito “celle a combustibile”) con quello di microturbine a gas². Il collaudo vedrà lo sfruttamento del sistema come un generatore elettrico interno con lo scopo di valutarne e verificarne l’efficienza, le prestazioni e la durata.

 

L’Hybrid Power Generation System utilizza l’idrogeno e il monossido di carbonio recuperati dal trattamento dei gas naturali, impiegando le celle a combustibile e le microturbine a gas all’interno di un meccanismo di produzione elettrica in due fasi, con una potenza totale stimata pari a 250 kW. Il dispositivo dispone inoltre di un sistema di co-generazione (di calore e potenza) che sfrutta il calore dissipato durante la produzione di energia elettrica.

Il dispositivo assicura un’elevata efficienza di produzione (55%³) grazie al suo sistema a doppia fase, riuscendo inoltre a incrementare l’efficienza totale (65%) sfruttando il sistema di co-generazione. Per questo motivo viene considerato da Toyota come una tecnologia valida e di primaria importanza per la realizzazione di una società a basse emissioni carboniche. L’elettricità e il calore prodotti vengono poi utilizzati all’interno dell’impianto Motomachi.

Questo nuovo sistema di produzione energetica sta per essere implementato nella “Technological Demonstration for targeting Mass-production of Pressurized Hybrid Power Generation System Consisting of Cylindrical Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) and a Micro Gas Turbine (MGT)”⁴ da parte dell’organizzazione New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). Il sistema è stato sviluppato da Toyota insieme alla Toyota Turbine and Systems Inc. (una società controllata da Toyota) e dalla Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.

Toyota continua quindi a promuovere lo sviluppo e l’introduzione nei suoi impianti di nuove tecnologie basate sull’idrogeno, controllandone i risultati per verificare la fruibilità dei sistemi ibridi, un impegno che rappresenta un’ulteriore conferma delle iniziative che puntano a raggiungere il traguardo delle zero emissioni nei suoi impianti, uno degli aspetti principali del Toyota Environmental Challenge 2050 annunciata nel 2015.

 

¹ Le celle a combustibile ad ossido solido utilizzano come elettrolita un conduttore in ceramica consentendo il funzionamento con temperature tra 700°C e i 1.000°C.

Riferimento: Le diverse tipologie di celle a combustibile

	Celle ad ossido solido	Celle ad elettrolita polimerico
Temperature di funzionamento	Elevate (700°C–1,000°C)	Basse (70°C–90°C)
Applicazione	Un ampio ventaglio di applicazioni, dalla piccola (uso domestico) alla larga scala (fornitura energetica per gli impianti di produzione)	Adatte all’utilizzo su scala limitata (uso domestico, alimentazione di automobili)
Caratteristiche	Elevata efficienza di produzione Non necessitano di platino come catalizzatore	Temperature di funzionamento ridotte Facilità di avviamento e spegnimento

² Una turbina a gas di dimensioni ridotte con potenza limitata.

³ Equivalente alla quantità di energia residua dopo che l’energia utilizzata all’interno dell’impianto (per il funzionamento dei dispositivi per la produzione energetica) viene sottratta dalla quantità di energia prodotta.

⁴ La NEDO ha stanziato fondi per la fase R&D e per l’utilizzo pratico delle SOFC nel settore commerciale e industriale.

NEDO website http://www.nedo.go.jp/english/index.html

Panoramica dell’Hybrid Power Generation System

(2) L’elettricità viene generata all’interno della cella attraverso una reazione chimica che avviene tra idrogeno e monossido di carbonio al contatto con l’ossigeno (O₂) contenuto nell’aria compressa trasmessa dalla microturbina a gas.(1) Il gas naturale (CH₄) viene trattato all’interno della cella a combustibile, rendendo possibile l’estrazione dell’idrogeno (H₂) e del monossido di carbonio (CO).

(3) Il combustibile di scarto inutilizzato durante la fase di produzione energetica (H₂ e CO) viene trasmesso alle microturbine di gas insieme al calore e alla pressione di scarico generata durante la produzione energetica.

(4) Il combustibile di scarto viene bruciato dalle microturbine di gas, la cui rotazione genera elettricità.

(5) Il calore residuo viene raccolto dal gas di scarico prodotto durante la fase di combustione.