DEMOSOFC: energia ad alta efficienza e zero emissioni attraverso le celle a combustibile

In operazione da ottobre 2017 l’impianto, alimentato con biogas da fanghi di depurazione, ha dimostrato importanti vantaggi energetici ed ambientali

 

DEMOSOFC è il primo impianto di taglia industriale in Europa che, sfruttando la tecnologia delle celle a combustibile ad ossidi solidi (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC), alimentate dal biogas generato dai fanghi del processo di depurazione delle acque, è in grado di ottenere energia elettrica e termica ad alta efficienza e ridurre al minimo le emissioni inquinanti in atmosfera.
L’impianto è installato all’interno del depuratore SMAT di Collegno, nella prima cintura torinese, il quale tratta gli scarichi, civili ed industriali, dei comuni circostanti, con una potenzialità di 180.000 abitanti equivalenti. 
Nato da un progetto finanziato dall’Unione Europea nell’ambito del Programma Horizon 2020, coordinato dal Politecnico di Torino (Dipartimento di Energia – prof. Massimo Santarelli, Dr. Marta Gandiglio) e realizzato attraverso la tecnologia dell’azienda finlandese Convion Oy e la collaborazione dell’Imperial College di Londra e del centro di ricerca finlandese VTT, DEMOSOFC è un impianto all’avanguardia, capace di coprire il 30% del fabbisogno elettrico dell’impianto, riutilizzando i fanghi prodotti dal processo di depurazione. 
L’impianto, costituito da 2 moduli SOFC con una potenza nominale di 100 kW elettrici, è in funzione da Ottobre 2017 e ha raggiunto oltre 13'000 ore di operazione.

Al fine di verificarne i vantaggi energetici ed ambientali, nella primavera 2020, il Politecnico di Torino ed il centro di ricerca finlandese VTT, hanno analizzato i dati del funzionamento del sistema.
In due anni e mezzo, l’impianto ha superato le tredicimila ore di attività per i due moduli attualmente installati.
La potenza media prodotta nell’arco del periodo analizzato è stata di 40 kW elettrici. Se pensiamo che il contatore di un’abitazione residenziale standard ha una potenza massima di 3 kW, allora la potenza media prodotta è stata pari a quella di oltre “13 utenze”.
La produzione elettrica totale che è stata interamente auto-consumata dal depuratore è invece pari ad oltre 450 MWh di energia, che corrispondono al consumo annuo di 114 famiglie medie composte da 4 persone. Tale produzione elettrica ha consentito un risparmio economico superiore ai 60’000 € (energia auto-consumata dal depuratore e quindi non acquistata dalla rete), mentre il recupero di calore dai fumi ha generato un risparmio di circa 18’000 € (espresso come gas naturale non acquistato dalla rete.

Le emissioni dal sistema SOFC sono state misurate in campo ad Ottobre 2017 e ad Ottobre 2020. Tutti i valori misurati, in termini di NOx, SOx e particolati (PM), erano inferiori ai limiti di rilevamento degli strumenti utilizzati. Inoltre, il valore di particolato misurato all’uscita del camino è inferiore a quello dell’aria circostante: questo perché il sistema SOFC filtra l’aria ambiente in ingresso al sistema e non produce particolati al suo interno.

Per quanto riguarda l’impatto ambientale, la riduzione di emissioni del sistema SOFC (in termini di NOx) rispetto ai motori a combustione interna è superiore all’87%. Quindi, considerando l’intero periodo operativo dell’impianto DEMOSOFC fino a gennaio 2020, il sistema SOFC ha consentito di evitare l’emissione di circa 565 kg di NOx, pari alla quantità di emissioni annue di circa 327 auto utilitarie di piccola taglia e di evitare l’emissione di 34 tonnellate di CO2, pari alle emissioni annue di circa 17 auto utilitarie.

Una tecnologia quella del sistema DEMOSOFC, che, applicata all’impianto di trattamento delle acque reflue SMAT di Collegno, assolve il duplice compito di abbattere i costi della depurazione e contemporaneamente di ridurre l’impatto ambientale.

Sono oltre 20 anni che il Politecnico di Torino e il territorio piemontese sono al centro della ricerca sull’uso dell’idrogeno come tecnologia green per la decarbonizzazione” dichiara il Professor Massimo Santarelli del Dipartimento Energia del Politecnico di Torino. “La decarbonizzazione è oggi un tema quanto mai attuale, considerando come la rivoluzione green in ambito energetico ed economico sia centrale nella ricerca di un nuovo paradigma per la sostenibilità. Senza dimenticare l’impatto economico del progetto che con il recupero dei rifiuti, il biogas, e le fuel cell permette di abbattere i costi di un impianto indispensabile per un servizio pubblico come la depurazione delle acque e che serve al territorio per vivere, crescere, generare valore per cittadini e imprese grazie alla sostenibilità tipica dell’economia circolare” Il Professor Santarelli prosegue “Il prossimo Programma Quadro dell’Unione Europea, vedrà un fortissimo incremento del sostegno finanziario sulle tecnologie dell’idrogeno sia come supporto alla ricerca, che alle imprese con oltre 180 miliardi di euro stanziati da qui al 2030. Un’occasione che vede il Politecnico di Torino e quindi il nostro paese, non solo pronto, ma ai primi posti della griglia di partenza, con un livello di competenza riconosciuto a livello internazionale, grazie anche ai molti progetti messi in campo in questi anni dal nostro Ateneo, affiancato da grandi player industriali del mondo dell’energia, delle multiutility, della green economy”.















Sito web: https://demosofc.wordpress.com/