Uso del vettore idrogeno e di celle a combustibile per la realizzazione di APU

L’APU (Auxiliary Power Unit) è un dispositivo destinato ad assolvere specifiche funzioni per l’esercizio di un più complesso sistema per l’energia; queste si riassumono in funzioni di servizio nel normale esercizio, di riserva e di emergenza. In questo lavoro è stato studiato un possibile schema di APU che utilizza idrogeno come vettore per l’accumulo energetico ed un sistema a celle a combustibile per la generazione di energia elettrica; l’idrogeno viene prodotto per elettrolisi dell’acqua e accumulato in bombole ad alta pressione per mezzo di un sistema di compressione. In analogia ad un accumulatore elettrochimico il dispositivo funziona secondo una fase di ricarica (produzione ed accumulo dell’idrogeno) e scarica (produzione di energia elettrica). I componenti principali dell’APU sono stati modellati ed è stato realizzato un simulatore del dispositivo, completo del suo controllo. La parte di produzione di energia elettrica è stata validata con prove sperimentali. La parte di produzione ed accumulo dell’idrogeno è stata validata mediante dati reperiti nella letteratura tecnica. Lo strumento così messo a punto è stato utilizzato per indagare le condizioni di produzione ed accumulo dell’idrogeno ed in particolare la pressione di produzione. Le simulazioni sono state svolte con riferimento ad una missione specifica in cui l’APU è utilizzata per l’alimentazione di carichi notturni a bordo di un’imbarcazione di lusso alla fonda. Le simulazioni hanno mostrato che la spesa energetica complessiva e quella specifica per la produzione e l’accumulo dell’idrogeno hanno una variazione trascurabile con la pressione di produzione e che quindi la scelta di questa non è legata a motivazioni di carattere energetico. Sulla base di esperienza e informazioni acquisite è stata inoltre elaborata una procedura per il dimensionamento di massima dell’APU. L’attività si è conclusa con un’analisi del quadro normativo attuale in materia di sistemi idrogeno che ha messo in luce le carenze esistenti e fornito indicazioni per l’ottenimento dell’autorizzazione di un dispositivo come quello allo studio.