k=2 – c=10 – Cp=0.5<br />Frequenza velocità del vento [h/anno/(m/s)]<br />Velocità media<br />6.35 m/s<br />Frequenza dens...
Basso contributo energetico alla velocità media
Anche se meno probabili, le alte velocità danno un significativo contributo energetico</li></li></ul><li>POSIZIONE SOLARE<...
VARIABILITÀ GIORNALIERA DELL’IRRAGGIAMENTO SOLARE<br />
VARIABILITÀ DELLA FONTE EOLICA<br />
VARIABILITÀ DELLA FONTE MICROIDROELETTRICA<br />
IN CONCLUSIONE…<br />Tutte le fonti rinnovabili sono variabili in modo più o meno aleatorio<br />L’impatto sulla stabilità...
8<br />Sistemi di accumulo<br />Energia specifica (kWh/kg) – Densità di energia (kWh/dm3)<br /><ul><li>Energia erogabile p...
Definisce l’autonomia nel funzionamento come ZEV (capacità)
Determina le dimensioni del sistema di accumulo (layout del veicolo)</li></ul>Potenza specifica (kW/kg) – Densità di poten...
Rappresenta un parametro fondamentale per i veicoli ibridi</li></ul>Durata (cicli carica/scarica)<br /><ul><li>Vita media ...
Dipende dalla modalità di utilizzo (profondità e frequenza delle scariche)
Può influenzare la durata dell’intero veicolo</li></ul>Efficienza<br /><ul><li>Può ridurre i costi di gestione, i tempi di...
Limitazione delle perdite  minori temperature</li></li></ul><li>9<br />Confronto grafici di Ragone<br />ZEV<br />HEV<br />
ELECTRICITY STORAGE BY TECHNOLOGY<br />
STORAGE TECHNOLOGY APPLICATION COMPARISON<br />
TECNOLOGIE DI ACCUMULO AD ELEVATA CAPACITÀ<br />
TECNOLOGIE DI ACCUMULO A MEDIA-RIDOTTA CAPACITÀ<br />
ACCUMULO IN BACINI IDROELETTRICI<br /><ul><li>Capacità limitate a livello nazionale
Costi di investimento relativamente elevati
Impatto ambientale
Miglioramento dell’efficienza con azionamenti a velocità variabile</li></li></ul><li>ACCUMULO CON ARIA COMPRESSA IN CAVERN...
Richiede la presenza di adeguati siti (allo studio impianti di superficie)
Più conveniente di centrali termoelettriche convenzionali con prezzo variabile dell’energia a seconda della fascia oraria ...
Costi elevati
Durabilità
Smaltimento</li></li></ul><li>ACCUMULO CON BATTERIE SODIO-ZOLFO (NaS)<br /><ul><li>Temperatura di esercizio ≈300 °C
Efficienza elevata (≈89%)
Tempi di scarica dell’ordine di 6h su base giornaliera
Tecnologia relativamente nuova</li></li></ul><li>ACCUMULO CON BATTERIE SODIO-ZOLFO (NaS)<br />Installazioneda 34-MW, 245-M...
BATTERIE A FLUSSO (FLOW BATTERIES)<br />es. Zn-Br<br /><ul><li>L’elettrolita fluisce attraverso la batteria – temperatura ...
Potenzialità regolabile variando la portata
Sistema complesso
Tecnologia nuova</li></li></ul><li>CARATTERISTICHE DEI SUPERCONDENSATORI<br /><ul><li>Cella di forma rettangolare o cilind...
Elettrodo: materiale inerte ad alta porosità per accumulare il maggior numero di ioni (es. carbone attivo)
Separatore: membrana a bassa conducibilità elettronica che favorisce la mobilità degli ioni carichi
Elettrolita di tipo organico o acquoso che avvolge l’insieme degli elettrodi e del separatore
Fase di carica: anioni e cationi ottenuti dalla decomposizione dell’elettrolita vengono attirati verso i due elettrodi (te...
Condensatore carico: doppio strato di carica sulla superficie degli elettrodi, assenza di ioni nell’elettrolita
Valore della capacità funzione della tipologia dell’elettrolita (dimensione degli ioni) e della porosità dell’elettrodo</l...
Reostati di frenatura (dissipazione)</li></ul>Utilizzo di banchi di supercondensatori per aumentare l’efficienza:<br /><ul...
Compensazione dei picchi di potenza e riduzione dei problemi di vibrazione e delle tensioni indotte</li></li></ul><li>APPL...
Complementari agli accumulatori per l’elevata potenza specifica e ridotti tempi di risposta (capacità di sopperire a disse...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

ENERGY STORAGE: sviluppi e applicazioni innovative. Il progetto Fiamm

3,354 views

Published on

ENERGY STORAGE: sviluppi e applicazioni innovative. Il caso Fiamm

Relatore: prof. Mauro Andriollo

23 febbraio 2011

Published in: Technology
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,354
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
57
Actions
Shares
0
Downloads
97
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

ENERGY STORAGE: sviluppi e applicazioni innovative. Il progetto Fiamm

  1. 1.
  2. 2. k=2 – c=10 – Cp=0.5<br />Frequenza velocità del vento [h/anno/(m/s)]<br />Velocità media<br />6.35 m/s<br />Frequenza densità di energia [kWh/anno/(m/s)]<br />Velocità nominale<br />9.45 m/s<br />Velocità vento [m/s]<br />RESA ENERGETICA DA FONTE EOLICA <br />wd: densità di energia<br />Th: tempo operativo turbina<br />vcut,in: velocità min operativa vcut,out: velocità max operativa <br />(IP.: distribuzione di Weibull)<br /><ul><li>Velocità nominale corrispondente alla punto di max densità di energia
  3. 3. Basso contributo energetico alla velocità media
  4. 4. Anche se meno probabili, le alte velocità danno un significativo contributo energetico</li></li></ul><li>POSIZIONE SOLARE<br />graficoriferito a unalatitudinedi 45.16° edall’orasolare locale (caratterirossi) <br />
  5. 5. VARIABILITÀ GIORNALIERA DELL’IRRAGGIAMENTO SOLARE<br />
  6. 6. VARIABILITÀ DELLA FONTE EOLICA<br />
  7. 7. VARIABILITÀ DELLA FONTE MICROIDROELETTRICA<br />
  8. 8. IN CONCLUSIONE…<br />Tutte le fonti rinnovabili sono variabili in modo più o meno aleatorio<br />L’impatto sulla stabilità della rete sarà sempre più pesante all’aumentare del contributo di tali fonti<br />L’utilizzo di centrali a risposta rapida per rispondere alle rapide fluttuazioni di potenza generata è estremamente oneroso<br /><br />È prevedibile la necessità di sistemi in grado di compensare gli squilibri di breve periodo tra domanda ed offerta (ENERGY STORAGE)<br />
  9. 9. 8<br />Sistemi di accumulo<br />Energia specifica (kWh/kg) – Densità di energia (kWh/dm3)<br /><ul><li>Energia erogabile prima di raggiungere lo stato di ‘carica’ limite
  10. 10. Definisce l’autonomia nel funzionamento come ZEV (capacità)
  11. 11. Determina le dimensioni del sistema di accumulo (layout del veicolo)</li></ul>Potenza specifica (kW/kg) – Densità di potenza (kW/dm3)<br /><ul><li>Potenza scambiata nelle fasi di accelerazione e frenatura
  12. 12. Rappresenta un parametro fondamentale per i veicoli ibridi</li></ul>Durata (cicli carica/scarica)<br /><ul><li>Vita media al di sotto della quale le prestazioni risultano inaccettabili
  13. 13. Dipende dalla modalità di utilizzo (profondità e frequenza delle scariche)
  14. 14. Può influenzare la durata dell’intero veicolo</li></ul>Efficienza<br /><ul><li>Può ridurre i costi di gestione, i tempi di ricarica e le emissioni in centrale
  15. 15. Limitazione delle perdite  minori temperature</li></li></ul><li>9<br />Confronto grafici di Ragone<br />ZEV<br />HEV<br />
  16. 16. ELECTRICITY STORAGE BY TECHNOLOGY<br />
  17. 17. STORAGE TECHNOLOGY APPLICATION COMPARISON<br />
  18. 18. TECNOLOGIE DI ACCUMULO AD ELEVATA CAPACITÀ<br />
  19. 19. TECNOLOGIE DI ACCUMULO A MEDIA-RIDOTTA CAPACITÀ<br />
  20. 20. ACCUMULO IN BACINI IDROELETTRICI<br /><ul><li>Capacità limitate a livello nazionale
  21. 21. Costi di investimento relativamente elevati
  22. 22. Impatto ambientale
  23. 23. Miglioramento dell’efficienza con azionamenti a velocità variabile</li></li></ul><li>ACCUMULO CON ARIA COMPRESSA IN CAVERNE SOTTERRANEE (CAES)<br /><ul><li>Efficienza limitata (richiede la combustione di gas)
  24. 24. Richiede la presenza di adeguati siti (allo studio impianti di superficie)
  25. 25. Più conveniente di centrali termoelettriche convenzionali con prezzo variabile dell’energia a seconda della fascia oraria </li></li></ul><li>ACCUMULO CON BATTERIE ELETTROCHIMICHE<br /><ul><li>Miglioramento esponenziale della capacità
  26. 26. Costi elevati
  27. 27. Durabilità
  28. 28. Smaltimento</li></li></ul><li>ACCUMULO CON BATTERIE SODIO-ZOLFO (NaS)<br /><ul><li>Temperatura di esercizio ≈300 °C
  29. 29. Efficienza elevata (≈89%)
  30. 30. Tempi di scarica dell’ordine di 6h su base giornaliera
  31. 31. Tecnologia relativamente nuova</li></li></ul><li>ACCUMULO CON BATTERIE SODIO-ZOLFO (NaS)<br />Installazioneda 34-MW, 245-MWh nelGiapponesettentrionale per la stabilizzazionedellaproduzionedi un parcoeolicoda 51 MW<br />
  32. 32. BATTERIE A FLUSSO (FLOW BATTERIES)<br />es. Zn-Br<br /><ul><li>L’elettrolita fluisce attraverso la batteria – temperatura ambiente
  33. 33. Potenzialità regolabile variando la portata
  34. 34. Sistema complesso
  35. 35. Tecnologia nuova</li></li></ul><li>CARATTERISTICHE DEI SUPERCONDENSATORI<br /><ul><li>Cella di forma rettangolare o cilindrica composta da due elettrodi, un separatore ed un elettrolita
  36. 36. Elettrodo: materiale inerte ad alta porosità per accumulare il maggior numero di ioni (es. carbone attivo)
  37. 37. Separatore: membrana a bassa conducibilità elettronica che favorisce la mobilità degli ioni carichi
  38. 38. Elettrolita di tipo organico o acquoso che avvolge l’insieme degli elettrodi e del separatore
  39. 39. Fase di carica: anioni e cationi ottenuti dalla decomposizione dell’elettrolita vengono attirati verso i due elettrodi (tensioni tipiche 2.5 V/cella per elettroliti organici)
  40. 40. Condensatore carico: doppio strato di carica sulla superficie degli elettrodi, assenza di ioni nell’elettrolita
  41. 41. Valore della capacità funzione della tipologia dell’elettrolita (dimensione degli ioni) e della porosità dell’elettrodo</li></li></ul><li>APPLICAZIONI DEI SUPERCONDENSATORI: SISTEMI DI SOLLEVAMENTO<br />Ciclo di lavoro caratterizzato da bassi valori di energia e da elevate potenze durante le fasi di accelerazione e decelerazione<br /><ul><li>Carico “gravoso” per la rete
  42. 42. Reostati di frenatura (dissipazione)</li></ul>Utilizzo di banchi di supercondensatori per aumentare l’efficienza:<br /><ul><li>Recupero dell’energia tramite convertitori bidirezionali
  43. 43. Compensazione dei picchi di potenza e riduzione dei problemi di vibrazione e delle tensioni indotte</li></li></ul><li>APPLICAZIONI DEI SUPERCONDENSATORI: GRUPPI DI CONTINUITÀ (UPS)<br />Disservizio in rete<br />Ripristino dell’alimentazione da rete<br /><ul><li>Utilizzo dei supercondensatori in alternativa alle batterieancora improponibile per costo ed energia specifica
  44. 44. Complementari agli accumulatori per l’elevata potenza specifica e ridotti tempi di risposta (capacità di sopperire a disservizi di breve durata: microinterruzioni, ecc.)</li></li></ul><li>23<br />ACCUMULATORI ELETTROMECCANICI (‘FLYWHEEL’)<br /><ul><li>Assorbimento di energia meccanica ed erogazione di energia elettrica </li></ul>  necessita di accoppiamento con un sistema motore/generatore elettrico<br /><ul><li>Immagazzinamento di energia quando
  45. 45. l’APU produce energia in eccesso rispetto a quella richiesta in trazione
  46. 46. il motore elettrico è in frenatura rigenerativa
  47. 47. Erogazione di energia in fase di accelerazione tramite il generatore elettrico
  48. 48. Alte velocità di rotazione per incrementare l’energia cinetica senza superare la resistenza a trazione del materiale  utilizzo di materiali compositi a bassa densità</li></ul>Motore/generatore elettrico<br /><ul><li>Cilindro in fibra di carbonio con razze in Al
  49. 49. Velocità 40000100000 rpm
  50. 50. Energia specifica 75 100 Wh/kg
  51. 51. Potenza specifica 510 kW/kg
  52. 52. Rotazione in camera a vuoto (250400 Pa)
  53. 53. Cuscinetti a sfere ceramiche a bassissimo attrito
  54. 54. Costo 400 – 800 $/kW
  55. 55. Durata di vita circa 20 anni</li></li></ul><li>24<br />ACCUMULATORI ELETTROMECCANICI (‘FLYWHEEL’)<br />100-kWh high-speed flywheel assembly <br />(courtesy of Beacon Power Corporation)<br />fonte: SANDIA RERORT SAND2008-4247 “Solar Energy Grid Integration Systems – Energy Storage (SEGIS-ES)” July 2008<br />
  56. 56. 25<br />CARATTERISTICHE DEI VOLANI<br />Vantaggi<br /><ul><li>Prestazioni indipendenti dalle variazioni di temperatura
  57. 57. Componenti non tossici né inquinanti
  58. 58. Cicli di carica/scarica ripetibili per un numero elevatissimo di cicli, senza perdita di prestazioni (indipendenza dall’SOC)
  59. 59. Efficienza di ciascun ciclo  98 % (per le batterie 75-80 %)
  60. 60. Rapidità di ricarica (<10 min) e manutenzione ridotta</li></ul>Svantaggi<br /><ul><li>Velocità > 105rpm richiedono cuscinetti di tipo magnetico (traferri  150 mm), alimentati anche a veicolo fermo e per periodi dell’ordine di alcune settimane
  61. 61. Limiti termici sulla macchina elettrica e l’elettronica
  62. 62. Assorbimento di energia per l’impianto di mantenimento del vuoto
  63. 63. Effetto giroscopico che può disturbare la guida e sovraccaricare i supporti magnetici
  64. 64. Sistema di contenimento per eventuale incidente o scoppio</li></ul>Volano da 45000 rpm<br />P = 1.5 kW<br />Velocità periferica  1000 m/s<br />Diametro esterno 420 mm<br />
  65. 65. 26<br />LOCOMOTORI CON TURBINA A GAS E VOLANI<br />GS da 3 MW - 8 poli (15000 rpm/1 kHz) direttamente connesso alla turbina con raddrizzatore a diodi<br /><ul><li>Volano con potenza nominale di 2 MW in 3 minuti con cicli di carica/scarica da 15000 a 7500 rpm
  66. 66. Macchina elettrica asincrona a 2 poli per contenere la frequenza di lavoro entro 250 Hz
  67. 67. Rotore a gabbia in rame/zirconio e /berillio
  68. 68. Convertitore a IGBT 1700 V/4 kHz
  69. 69. Uso di resistenze (1.3 MW) comandate da chopper per scaricare o variare con continuità la potenza del volano</li></li></ul><li>MEA: membrane electrodeassembly<br />FUEL CELLS (FC)<br />4H+ + O2 + 4e- 2H2O<br />Puro o prodotto da ‘reforming’<br />Canali per controllare il flusso dei gas<br />Prodotti della reazione<br />Fonte: Cella PEM Ballard<br /><ul><li>Sistemi elettrochimici che convertono l’energia chimica di un combustibile (in genere idrogeno) direttamente in energia elettrica, senza l’intervento intermedio di un ciclo termico (rendimenti di conversione superiori a quelli delle macchine termiche convenzionali)
  70. 70. All’anodo fluisce il combustibile (H2), al catodo viene immesso il comburente (aria)
  71. 71. anodo: 2H2  4H+ + 4e-catodo: 4H+ + O2 + 4e- 2H2O
  72. 72. I prodotti sono corrente elettrica (4e-), acqua e calore</li></li></ul><li>FUEL CELLS (FC)<br /><ul><li>Valori tipici: tensione  0.7 V/cella, densità di corrente 300800 mA/cm2(decresce linearmente per un ampio intervallo di densità di corrente  utilizzo di più celle in serie per avere potenza e tensione desiderate (serie di piatti bipolari  stack)
  73. 73. Classificazione sulla base dell’elettrolita (alcalino, polimerico, acido, a carbonati fusi, ad ossidi solidi) o alla temperatura di funzionamento</li></ul>Tipologie di celle<br />Stack di celle<br />Scarico anodo<br />Scarico catodo<br />
  74. 74. 29<br />VANTAGGI/SVANTAGGI DELLE FC<br />Vantaggi<br /><ul><li>Conversione diretta dell’energia senza combustione
  75. 75. Assenza d’organi in movimento (silenziosità)
  76. 76. Produzione da carburanti alternativi o da fonti energetiche rinnovabili
  77. 77. Efficienza non cala con la taglia del sistema (scalabilità dell’applicazione utilizzando ‘stack’ di celle)
  78. 78. Rendimento ottimale anche con carichi parziali
  79. 79. Riduzione del 75% delle emissioni di CO2 e di altre sostanze tossiche rispetto a soluzioni convenzionali</li></ul>Svantaggi<br /><ul><li>Tecnologia e sicurezza dello stoccaggio dell'idrogeno sul veicolo
  80. 80. Riduzione del rendimento ed incremento delle emissioni con reforming
  81. 81. Riduzione delle prestazioni con idrogeno non puro (da reforming)
  82. 82. Risposta dinamica lenta nella generazione di potenza elettrica
  83. 83. Layout del veicolo ridisegnato attorno al sistema FC
  84. 84. Costi ancora elevati (≥ 2000 €/kW)</li></li></ul><li>30<br /> Tipi di FC<br />PAFC<br />AFC<br />MCFC<br />SOFC<br />SPFC<br />DMFC<br />Elettrolita<br />Acidofosforicoliquido<br />Idrossido di potassio<br />Carbonati fusi liquidi<br />Ceramica<br />Membrana polimerica<br />Idrossido di potassio<br />Catalizzatore<br />Platino<br />Platino/<br />Palladio<br />Nickel<br />Perovskite<br />Platino<br />Platino/<br />Rutenio<br />Temperatura di lavoro [°C]<br />150-210<br />60-100<br />600-700<br />900-1000<br />50-100<br />50-100<br />Densità di potenza [W/cm2]<br />0.2-0.25<br />0.2-0.3<br />0.1-0.2<br />0.24-0.3<br />0.35-0.6<br />0.04-0.26<br />Rendimento elettrico [% LHV]<br />40-45<br />50-60<br />43-55<br />43-55<br />32-40<br />>50<br />Durata di vita prevista [103 h]<br />40<br />10<br />40<br />40<br />40<br />10<br />Costo previsto [USD/kW]<br />1000<br />200<br />1000<br />1500<br />200<br />200<br />Applicazioni<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br />Cogenerazione<br />X<br /> <br />X<br />X<br />X<br /> <br />Generazione distribuita<br />X<br /> <br />X<br />X<br />X<br /> <br />Veicoli passeggeri<br /> <br />X<br /> <br /> <br />X<br />X<br />Veicoli pesanti<br />X<br />X<br /> <br />X<br />X<br />X<br />Apparecchi portatili<br /> <br />X<br />X<br />X<br />
  85. 85. PRODUZIONE DI H2<br />Si tratta di un vettore energetico e non una fonte d’energia  emissioni legate al sistema di produzione ed immagazzinamento<br /><ul><li>96% della produzione per usi industriali (industria chimica per sintesi dell’ammoniaca, produzione di carburanti e sintesi del metanolo) ricavato da combustibili fossili (48% metano, 30% derivati petrolio, 18% gassificazione carbone)
  86. 86. Produzione su larga scala (>104 Nm3/h) conveniente solo tramite l’impiego di combustibili fossili (gas naturale, GPL, nafta)  problemi legati alle emissioni (soprattutto CO2) ed al consumo energetico (processi endotermici)
  87. 87. Desolforazione dell’idrocarburo
  88. 88. Produzione del ‘syngas’ in forni ad altissima temperatura (900-1000 °C)
  89. 89. Reazione di ‘water gas shift’  CO + H2  H2 + CO2
  90. 90. Produzione su piccola scala (100-5000 Nm3/h) basata sia su processi di reforming di combustibile tradizionale sia sull’uso di fonti rinnovabili (energia solare)
  91. 91. Steamreforming del metanolo (processo endotermico a 300-350 °C)
  92. 92. Processi termochimici su biomasse (gassificazione, pirolisi)
  93. 93. Elettrolisi da fonti rinnovabili (fotovoltaico, idroelettrico, geotermico, eolico)
  94. 94. Processi fotoelettrochimici (integrazione fotovoltaico-elettrolizzatore) e fotobiologici (idrogeno prodotto da microrganismi investiti da luce solare)</li></li></ul><li>SISTEMI DI PRODUZIONE E TRASPORTO DI H2<br /><ul><li>Soluzione con rifornimento dotato di reformer locale sia con bassi che con alti livelli di distribuzione (1 a 5 tH2/giorno, 240 a 1300 auto/giorno)
  95. 95. Fondamentale contributo infrastrutture e serbatoi
  96. 96. Resta aperto il problema dell’efficienza
  97. 97. Elettrolisi generalmente più costosa per produzioni su larga scala rispetto all’uso di reforming di idrocarburi</li></ul>ENEA 2003<br /><ul><li>Possibilità di utilizzare le infrastrutture esistenti con metanolo (tossico) e benzina usando un reforming a bordo
  98. 98. Metanolo: vantaggio solo con infrastrutture per bassi volumi di auto
  99. 99. Benzina: vantaggio infrastrutture completamente annullato dall’incremento di costo del reformer sul veicolo
  100. 100. Rendimenti ‘welltowheel’ inferiori e problema inquinamento</li></li></ul><li>CONFRONTO COSTI ‘WELL-TO-TANK’<br />IEA 2003<br />
  101. 101. SISTEMI DI ACCUMULO DI H2<br />Gas di idrogeno compresso (CGH2) a 35-70 MPa (350-700 bar) a temperatura ambiente<br />Idrogeno liquefatto (LH2) a 20 °K e 0.5-1 MPa in serbatoi criogenici<br />Assorbitori solidi (idruri metallici e materiali porosi ad alta superficie)<br /> Solo le soluzioni 1 e 2 hanno trovato applicazioni in prototipi su strada<br /><ul><li>Opel/GM Zafira: 3.1 kgH2-70 MPa in serbatoi CGH2 (autonomia 240 km) o 4.6 kgH2-70 MPa in serbatoio LH2 (autonomia 400 km)
  102. 102. Chevrolet Equinox: 4.2 kgH2-70 MPa in 3 serbatoi CGH2 che alimentano 440 celle di potenza totale 93 kW (autonomia 320 km)
  103. 103. Chevrolet Sequel: costruito attorno al sistema FC da 73 kW con 8 kgH2-70 MPa in 3 serbatoi CGH2 (autonomia 480 km)</li></ul> La soluzione 3 risulta assai promettente per quanto riguarda l’impiego di nanotubi di carbone con percentuali fino al 20% in peso contro ~5 % di CGH2 a 70 MPa e ~7 % di LH2<br />Idruri metallici estremamente convenienti in termini di densità volumetrica fino a 5 volte superiore rispetto al CGH2 e 2 volte superiorerispetto al LH2<br />
  104. 104. 35<br />CONFRONTO SISTEMI DI ACCUMULO H2<br />(7 kgH2 - autonomia 550 km)<br />ENEA 2003<br />[kg]<br />[L]<br />
  105. 105. CONFRONTO SISTEMI DI ACCUMULO<br />Quantità equivalente di H2 4.6 kg<br />
  106. 106. ACCOPPIAMENTO FC E SISTEMI DI ACCUMULO<br />Dimensionamento delle ‘fuelcells’ sulla base della potenza media richiesta dall’azionamento<br />Potenza di picco fornita dai sistemi di accumulo nelle fasi di avviamento ed accelerazione e recupero di energia nella fase di frenatura<br /><ul><li>Limitazione del sovradimensionamentodelle FC (elementi oggi molto costosi)
  107. 107. Miglioramento del rendimento complessivodella propulsione (ottimizzazione dell’alimentazione dell’azionamento)
  108. 108. Miglioramento delle prestazioni del sistemain quanto la costante di tempo del flusso di alimentazione dell’idrogeno è dell’ordine delle decine di secondi, quindi molto più elevata rispetto ai tempi di risposta richiesti dal sistema di propulsione in certe fasi di funzionamento e forniti invece dai sistemi di accumulo.</li></li></ul><li>38<br />SCHEMA DEL SISTEMA DI TRAZIONE<br />
  109. 109. speed<br />Tractionunit<br />time<br />DC Bus<br />Aux<br />Loads<br />Fuel<br />Cell<br />Supercap<br />Battery<br />39<br />CONTROLLO DEL FLUSSO DI POTENZA<br />Accelerazione<br />Potenza costante (apparato di trazione, carichi ausiliari) fornita dalla FC<br />Scarica dei supercaps dal max al min stato di carica<br />
  110. 110. speed<br />Tractionunit<br />time<br />DC Bus<br />Aux<br />Loads<br />Fuel<br />Cell<br />Supercap<br />Battery<br />40<br />CONTROLLO DEL FLUSSO DI POTENZA<br />Vicino alla velocità di regime<br />Potenza costante (apparato di trazione, carichi ausiliari) fornita dalla FC<br />Scarica delle batterie entro limiti predefiniti dello stato di carica<br />
  111. 111. speed<br />Tractionunit<br />time<br />DC Bus<br />Aux<br />Loads<br />Fuel<br />Cell<br />Supercap<br />Battery<br />41<br />CONTROLLO DEL FLUSSO DI POTENZA<br />Funzionamento a regime<br />Potenza costante (apparato di trazione, carichi ausiliari) fornita dalla FC<br />Parziale ricarica delle batterie<br />
  112. 112. speed<br />Tractionunit<br />time<br />DC Bus<br />Aux<br />Loads<br />Fuel<br />Cell<br />Supercap<br />Battery<br />42<br />CONTROLLO DEL FLUSSO DI POTENZA<br />Frenatura rigenerativa<br />Potenza costante (carichi ausiliari) fornita dalla FC<br />Ricarica dei supercaps tramite la FC e l’energia di frenatura<br />
  113. 113. speed<br />Tractionunit<br />time<br />DC Bus<br />Aux<br />Loads<br />Fuel<br />Cell<br />Supercap<br />Battery<br />43<br />Controllo del flusso di potenza<br />Fermata<br />Potenza costante (carichi ausiliari) fornita dalla FC<br />Completamento della ricarica delle batteria tramite la FC<br />
  114. 114. AUTOBUS FC ‘FULL-ELECTRIC’ ?<br />Direct ethanol fuel cell (DEFC), supercaps (SC).<br />Electric motors for steering (SM), braking (BM) and traction (in-wheel) (WM) motors. Global positioning system (GPS).<br />Powertrain and control components of the FC bus. <br />Control units: main (MCU), steering (SCU), braking (BCU) and traction (TCU) units<br />

×